Son : vibration, propagation et vitesse

1. a)Les cordes pincées vibrent. Si l’on pose la main sur les cordes, elles ne peuvent plus vibrer et le son s’arrête. (1)
2. b)Émetteur : le ukulélé (ses cordes) ; canal : l’air ; récepteur : l’oreille des amis. (1)
3. c)Les cordes font vibrer les particules d’air qui les touchent ; chacune met en vibration sa voisine : la vibration se transmet de proche en proche jusqu’à l’oreille. (1)
4. d)Les particules d’air vibrent sur place, elles ne font pas le voyage : le son ne transporte pas de matière, seule la vibration se propage. (1)

Le point clé — un son, c’est une vibration qui passe de proche en proche, de l’émetteur au récepteur, sans transport de matière.

1. a)A : un liquide (l’eau). B : un solide (le bois de la table). C : le vide, entre les deux satellites. (1)
2. b)La situation C : dans le vide, il n’y a pas de particules pour transmettre la vibration ; le second satellite ne reçoit aucun son. (1)
3. c)Air (gaz) < eau (liquide) < bois (solide) : en général, le son va plus vite dans les solides. (1)
4. d)Un réveil sonne sous une cloche en verre ; une pompe retire l’air : le son faiblit jusqu’à devenir presque inaudible, alors qu’on voit toujours le marteau frapper. Quand l’air revient, le son revient. (1)

Repère — gaz, liquide ou solide : le son passe ; vide : il ne passe pas. La lumière, elle, traverse le vide.

1. a)$d=340\times 7,5=2550$ m, soit $2,55$ km. (1)
2. b)La lumière parcourt ces 2,55 km en environ $2,55÷300000=0,0000085$ s : une durée minuscule devant les 7,5 s du son. (1)
3. c)Trajet aller-retour : $340\times 3,5=1190$ m ; distance : $1190÷2=595$ m. (1)
4. d)Trajet : $2\times 935=1870$ m ; $t=1870÷340=5,5$ s. (1)

Erreur fréquente — oublier que l’écho fait l’aller-retour : la durée mesurée correspond à deux fois la distance.

1. a)A : 800 Hz ; B : 14 Hz ; C : 60 000 Hz ; D : 3 200 Hz. (1)
2. b)A et D sont audibles (entre 20 Hz et 20 000 Hz). B est un infrason (moins de 20 Hz), C un ultrason (plus de 20 000 Hz). (1)
3. c)D : 3 200 Hz est plus élevé que 800 Hz ; la fréquence la plus élevée donne le son le plus aigu. (1)
4. d)800 vibrations par seconde : $800\times 2,5=2000$ vibrations. (1)

Méthode — convertir en hertz, puis comparer à 20 Hz et à 20 000 Hz.

1. a)L’atelier (98 dB) et le concert (100 dB près des enceintes, 88 dB au fond) : ils dépassent le seuil de risque d’environ 85 dB. (1)
2. b)Le danger dépend du niveau, mais aussi de la durée et de la répétition : le menuisier est exposé des heures chaque jour, et une perte d’audition due au bruit est définitive. (1)
3. c)Par exemple : porter des bouchons d’oreille (le niveau reçu baisse) ; s’éloigner des enceintes (le niveau diminue avec la distance) ; faire des pauses au calme (la durée d’exposition baisse). (1)
4. d)Au fond, 88 dB dépasse encore le seuil de risque (85 dB) : sur toute la durée du concert, l’oreille peut être abîmée. La douleur n’arrive que vers 120 dB : ne pas avoir mal ne veut pas dire ne rien risquer. (1)

À retenir — le danger commence vers 85 dB, bien avant la douleur (120 dB) : niveau, durée et répétition font le risque.