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Son : fréquence, infrasons et ultrasons
Le son, une onde mécanique ; période et fréquence sur un oscillogramme, f = 1 ÷ T ; hauteur et intensité ; son audible, infrason ou ultrason ; distance mesurée par l’écho d’ultrasons : sonar, capteur de recul, échographie
À propos de cette page
Les 36 questions du QCM en version texte
Pour réviser sans écran ou imprimer : chaque question avec ses propositions ; la bonne réponse et son explication se déplient.
Niveau facile ★ — 12 questions
Pour se propager, une onde mécanique a besoin…
- A. d’un milieu matériel : solide, liquide ou gaz
- B. du vide, où rien ne la freine
- C. d’un courant d’air qui la pousse
- D. d’une lumière qui l’accompagne
Réponse
A. d’un milieu matériel : solide, liquide ou gaz — Une onde mécanique se transmet de proche en proche dans la matière ; sans matière, pas de propagation.
Sur un oscillogramme, la période d’un son est…
- A. le nombre de motifs par seconde
- B. la hauteur des crêtes du signal
- C. la durée d’un motif qui se répète
- D. la durée totale de l’enregistrement
Réponse
C. la durée d’un motif qui se répète — La période est une durée, celle d’un motif ; le nombre de motifs par seconde, c’est la fréquence.
Une fréquence de 1 kHz correspond à…
- A. 100 vibrations par seconde
- B. 1 000 vibrations par seconde
- C. 1 000 vibrations par minute
- D. 1 vibration toutes les 1 000 secondes
Réponse
B. 1 000 vibrations par seconde — Kilo veut dire mille : 1 kHz = 1 000 Hz, soit 1 000 vibrations chaque seconde.
Un chanteur tient la même note de plus en plus fort. Sur l’oscillogramme…
- A. les motifs se resserrent, les crêtes ne changent pas
- B. les crêtes montent et les motifs se resserrent
- C. les motifs s’espacent, les crêtes baissent
- D. les crêtes montent, la période ne change pas
Réponse
D. les crêtes montent, la période ne change pas — Plus fort : amplitude plus grande. Même note : même période, donc même fréquence.
Un son dont la période vaut 0,5 s est…
- A. un ultrason
- B. un infrason
- C. un son audible grave
- D. un son audible aigu
Réponse
B. un infrason — 0,5 s = 500 ms, plus que 50 ms : sa fréquence vaut 1 ÷ 0,5 = 2 Hz, moins de 20 Hz.
Les ultrasons d’une échographie ont une fréquence de l’ordre de…
- A. quelques mégahertz
- B. quelques hertz
- C. quelques centaines de hertz
- D. quelques kilohertz
Réponse
A. quelques mégahertz — Les sondes émettent environ de 2 à 15 MHz : des millions de vibrations par seconde.
Pourquoi étale-t-on du gel entre la sonde d’échographie et la peau ?
- A. le gel accélère les ultrasons dans le corps
- B. le gel rend les ultrasons audibles
- C. le gel protège la peau contre les rayons X
- D. une couche d’air renverrait presque tous les ultrasons
Réponse
D. une couche d’air renverrait presque tous les ultrasons — L’air entre la sonde et la peau réfléchirait presque toute la salve : le gel laisse les ultrasons entrer dans le corps.
Sur l’oscillogramme d’un sonar, le décalage entre la salve émise et l’écho correspond…
- A. à la durée de l’aller seulement
- B. à la période des ultrasons émis
- C. à la durée de l’aller-retour des ultrasons
- D. à la durée de la salve émise
Réponse
C. à la durée de l’aller-retour des ultrasons — L’onde va jusqu’à l’obstacle puis revient : le décalage couvre les deux trajets, d’où la division par 2.
Avec les mêmes réglages, les motifs d’une note deviennent deux fois plus serrés. La note devient…
- A. plus aiguë
- B. plus grave
- C. plus forte
- D. plus faible
Réponse
A. plus aiguë — Motifs deux fois plus serrés : période deux fois plus courte, fréquence doublée ; la note monte d’une octave. L’intensité dépend des crêtes, pas de la période.
Les ondes d’un séisme sont…
- A. des ondes électromagnétiques, comme la lumière
- B. des morceaux de roche projetés au loin
- C. des ondes qui se propagent seulement dans l’air
- D. des ondes mécaniques qui se propagent dans les roches
Réponse
D. des ondes mécaniques qui se propagent dans les roches — Ce sont des ondes mécaniques : elles traversent les roches, qui restent en place, et transportent de l’énergie.
Le motif d’un son occupe 2 divisions avec une durée de balayage de 1 ms/div. Sa période vaut…
- A. 1 ms
- B. 2 ms
- C. 0,5 ms
- D. 20 ms
Réponse
B. 2 ms — Période = nombre de divisions × durée de balayage = 2 × 1 = 2 ms.
Le capteur de recul d’une voiture repère un obstacle grâce…
- A. aux infrasons émis par l’obstacle
- B. à la lumière de ses feux arrière
- C. à l’écho des ultrasons qu’il émet
- D. à un son audible très puissant
Réponse
C. à l’écho des ultrasons qu’il émet — Il émet des salves d’ultrasons (environ 40 kHz) et mesure la durée du retour de leur écho.
Niveau moyen ★★ — 12 questions
Un son a une période de 0,25 ms. Sa fréquence vaut…
- A. 400 Hz
- B. 4 000 Hz
- C. 250 Hz
- D. 4 Hz
Réponse
B. 4 000 Hz — 0,25 ms = 0,000 25 s ; 1 ÷ 0,000 25 = 4 000 Hz. 4 Hz, c’est 1 ÷ 0,25 sans convertir.
8 motifs occupent les 10 divisions ; durée de balayage 0,1 ms/div. La fréquence vaut…
- A. 1 000 Hz
- B. 125 Hz
- C. 8 Hz
- D. 8 000 Hz
Réponse
D. 8 000 Hz — 8 motifs durent 10 × 0,1 = 1 ms : une période vaut 1 ÷ 8 = 0,125 ms, et 1 ÷ 0,000 125 = 8 000 Hz.
Une membrane effectue 900 vibrations en 0,6 s. Sa fréquence vaut…
- A. 1 500 Hz
- B. 540 Hz
- C. 150 Hz
- D. 900 Hz
Réponse
A. 1 500 Hz — Fréquence = nombre de vibrations ÷ durée = 900 ÷ 0,6 = 1 500 Hz.
Un son a une fréquence de 125 Hz. Sa période vaut…
- A. 0,8 ms
- B. 80 ms
- C. 8 ms
- D. 0,125 ms
Réponse
C. 8 ms — Période = 1 ÷ 125 = 0,008 s = 8 ms.
Un son a une période de 0,1 ms. C’est…
- A. un ultrason
- B. un infrason
- C. un son audible aigu
- D. un son audible grave
Réponse
C. un son audible aigu — 0,1 ms = 100 µs, plus que 50 µs : sa fréquence vaut 1 ÷ 0,000 1 = 10 000 Hz, moins de 20 000 Hz.
Avec les mêmes réglages, les motifs du son B sont 3 fois plus serrés que ceux du son A. Donc…
- A. B a une fréquence 3 fois plus grande : il est plus aigu
- B. B a une fréquence 3 fois plus petite : il est plus grave
- C. B a une fréquence 3 fois plus grande : il est plus fort
- D. A et B ont la même fréquence, mais B est plus fort
Réponse
A. B a une fréquence 3 fois plus grande : il est plus aigu — Motifs plus serrés : période 3 fois plus courte, fréquence 3 fois plus grande. Rien ne dit qu’il est plus fort.
Un capteur de recul reçoit l’écho 5,5 ms après l’émission (air : 340 m/s). L’obstacle est à…
- A. 1,87 m
- B. 0,187 m
- C. 9,35 m
- D. 0,935 m
Réponse
D. 0,935 m — 340 × 0,0055 = 1,87 m d’aller-retour ; 1,87 ÷ 2 = 0,935 m.
En échographie, un écho revient 78 µs après l’émission (tissus : 1 540 m/s). La paroi est à environ…
- A. 12 cm
- B. 6 cm
- C. 60 cm
- D. 6 mm
Réponse
B. 6 cm — 1 540 × 0,000 078 ≈ 0,120 m d’aller-retour ; divisé par 2 : environ 0,060 m, soit 6 cm.
Le sonar de surveillance d’un port détecte un plongeur à 450 m (eau : 1 500 m/s). L’écho revient au bout de…
- A. 0,3 s
- B. 3,3 s
- C. 0,15 s
- D. 0,6 s
Réponse
D. 0,6 s — Aller-retour : 2 × 450 = 900 m ; 900 ÷ 1 500 = 0,6 s. Sans l’aller-retour, on trouverait 0,3 s.
Une secousse parcourt en 0,8 s une corde tendue de 12 m. Un nœud fait au milieu de la corde…
- A. avance de 12 m avec la secousse
- B. monte puis redescend à sa place
- C. avance à 15 m/s avec la secousse
- D. reste immobile pendant tout ce temps
Réponse
B. monte puis redescend à sa place — La perturbation avance à 12 ÷ 0,8 = 15 m/s, mais la corde reste en place : le nœud bouge à son passage, puis revient.
Une note de 330 Hz est jouée une octave plus haut. Sa nouvelle fréquence est…
- A. 660 Hz
- B. 331 Hz
- C. 165 Hz
- D. 1 320 Hz
Réponse
A. 660 Hz — Une octave au-dessus : fréquence doublée, 330 × 2 = 660 Hz.
Durée de balayage 20 ms/div ; un motif occupe 3 divisions. Ce son est…
- A. un son audible, de fréquence 167 Hz environ
- B. un ultrason, de fréquence 60 kHz environ
- C. un infrason, de fréquence 17 Hz environ
- D. un son audible, de fréquence 60 Hz
Réponse
C. un infrason, de fréquence 17 Hz environ — Période = 3 × 20 = 60 ms = 0,06 s, plus de 50 ms ; fréquence = 1 ÷ 0,06 ≈ 17 Hz.
Niveau difficile ★★★ — 12 questions
Un élève compte 4 motifs sur 6 ms et écrit f = 1 ÷ 6 ≈ 0,17 Hz. La bonne fréquence est environ…
- A. 167 Hz
- B. 0,67 Hz
- C. 667 Hz
- D. 1 500 Hz
Réponse
C. 667 Hz — Période = 6 ÷ 4 = 1,5 ms = 0,001 5 s ; 1 ÷ 0,001 5 ≈ 667 Hz. Il a pris 4 motifs pour un seul et oublié de convertir.
Un ultrason et un son audible sont émis ensemble dans l’eau vers un rocher à 180 m (1 500 m/s). Leurs échos reviennent…
- A. ensemble, 0,24 s après l’émission
- B. ensemble, 0,12 s après l’émission
- C. celui de l’ultrason en premier
- D. celui du son audible en premier
Réponse
A. ensemble, 0,24 s après l’émission — Même milieu, même célérité, quelle que soit la fréquence : 2 × 180 ÷ 1 500 = 0,24 s pour les deux.
Le son d’une note passe de l’air dans l’eau. Sa fréquence…
- A. augmente, comme sa célérité
- B. diminue ; sa célérité augmente
- C. ne change pas ; sa célérité diminue
- D. ne change pas ; sa célérité augmente
Réponse
D. ne change pas ; sa célérité augmente — La fréquence est fixée par la source ; dans l’eau, le son va plus vite que dans l’air (1 500 m/s contre 340 m/s).
Laquelle de ces affirmations est fausse ?
- A. un ultrason a une période de moins de 50 µs
- B. un infrason a une période plus courte qu’un ultrason
- C. un infrason peut se propager dans l’eau
- D. un chien peut entendre certains ultrasons
Réponse
B. un infrason a une période plus courte qu’un ultrason — Un infrason a une fréquence basse, donc une période longue (plus de 50 ms) : c’est l’inverse.
Un capteur dans l’air reçoit deux échos, 4 ms et 13 ms après l’émission. Le second obstacle est plus loin que le premier de…
- A. 1,53 m
- B. 3,06 m
- C. 2,21 m
- D. 2,89 m
Réponse
A. 1,53 m — Écart : 13 − 4 = 9 ms d’aller-retour ; 340 × 0,009 ÷ 2 = 1,53 m. Sans le ÷ 2 : 3,06 m ; en additionnant les durées : 2,89 m.
Une sonde d’échographie à 10 MHz, plutôt qu’à 3 MHz, donne une image…
- A. plus profonde, mais moins détaillée
- B. plus détaillée et plus profonde
- C. identique, mais obtenue plus vite
- D. plus détaillée, mais moins profonde
Réponse
D. plus détaillée, mais moins profonde — À fréquence plus élevée, on distingue de plus petits détails, mais les ultrasons pénètrent moins profond.
Un trombone tient une note de 196 Hz. En une minute, l’air dans le tube effectue…
- A. 196 vibrations
- B. 11 760 vibrations
- C. 1 176 vibrations
- D. 3,27 vibrations
Réponse
B. 11 760 vibrations — 196 vibrations par seconde × 60 s = 11 760 vibrations.
Durée de balayage 5 µs/div. Une période d’un ultrason de 50 kHz occupe…
- A. 10 divisions
- B. 0,4 division
- C. 4 divisions
- D. 2,5 divisions
Réponse
C. 4 divisions — Période = 1 ÷ 50 000 = 0,000 02 s = 20 µs ; 20 ÷ 5 = 4 divisions.
Pourquoi un capteur de recul émet-il des ultrasons plutôt qu’un son audible ?
- A. parce que les ultrasons vont plus vite
- B. pour ne gêner personne avec un sifflement
- C. parce qu’un son audible ne se réfléchit pas
- D. pour que le conducteur entende l’écho
Réponse
B. pour ne gêner personne avec un sifflement — Inaudibles, les ultrasons ne dérangent ni le conducteur ni les passants ; ils ne vont pas plus vite que les autres sons.
Son A : une période sur 4 divisions à 0,5 ms/div. Son B : une période sur 4 divisions à 0,25 ms/div. Donc…
- A. A et B ont la même hauteur
- B. A est une octave au-dessus de B
- C. B est une octave au-dessus de A
- D. B est deux fois plus fort que A
Réponse
C. B est une octave au-dessus de A — A : 4 × 0,5 = 2 ms ; B : 4 × 0,25 = 1 ms. La fréquence de B est double : une octave au-dessus. Les divisions seules ne suffisent pas.
Un son a une période de 1,2 ms. Le même instrument joue la note une octave plus bas. La nouvelle période est…
- A. 2,4 ms
- B. 0,6 ms
- C. 1,2 ms
- D. 4,8 ms
Réponse
A. 2,4 ms — Une octave plus bas : fréquence divisée par 2, donc période multipliée par 2 : 1,2 × 2 = 2,4 ms.
Écho décalé de 7 divisions à 2 ms/div, sonar dans l’eau (1 500 m/s). L’obstacle est à…
- A. 21 m
- B. 5,25 m
- C. 2,38 m
- D. 10,5 m
Réponse
D. 10,5 m — Décalage : 7 × 2 = 14 ms = 0,014 s ; 1 500 × 0,014 ÷ 2 = 10,5 m. Avec 340 m/s, on trouverait 2,38 m.
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