Sujet du bac 2016 de physique-Chimie (enseignement obligatoire) — Métropole (Série S) (Série S)

16PYOSMLR1 Page : 1 / 10 BACCALAURÉAT GÉNÉRAL SESSION 2016 ______ PHYSIQUE-CHIMIE MARDI 21 JUIN 2016 Série S ____ DURÉE DE L’ÉPREUVE : 3 h 30 – COEFFICIENT : 6 ______ L’usage d’une calculatrice EST autorisé. Ce sujet ne nécessite pas de feuille de papier millimétré. Ce sujet comporte trois exercices présentés sur 10 pages numérotées de 1 à 10 y compris celle-ci. La page d’annexe (page 10) EST À RENDRE AVEC LA COPIE, même si elle n’a pas été complétée. Le candidat doit traiter les trois exercices qui sont indépendants les uns des autres. 16PYOSMLR1 Page : 2 / 10 EXERCICE I - DE L’EFFET DOPPLER À SES APPLICATIONS (6 points) Christian Doppler (1803 - 1853) Christoph Buys-Ballot (1817 - 1890) Christian Doppler, savant autrichien, propose en 1842 une explication de la modification de la fréquence du son perçu par un observateur immobile lorsque la source sonore est en mouvement. Buys-Ballot, scientifique hollandais, vérifie expérimentalement la théorie de Doppler en 1845, en enregistrant le décalage en fréquence d’un son provenant d’un train en mouvement et perçu par un observateur immobile. On se propose de présenter l’effet Doppler puis de l’illustrer au travers de deux applications. 1. Mouvement relatif d’une source sonore et d’un détecteur Nous nous intéressons dans un premier temps au chang ement de fréquence associé au mouvement relatif d’une source sonore S et d’un détecteur placé au point M (figure 1). Le référentiel d’étude est le référentiel terrestre dans lequel le détecteur est immobile. Une s ource S émet des « bips » sonores à intervalles de temps réguliers dont la période d’émission est notée T0. Le signal sonore se propage à la célérité vson par rapport au référentiel terrestre. Figure 1. Schéma représentant une source sonore immobile (cas A), puis en mouvement (cas B). 1.1. Cas A : la source S est immobile en x = 0 et le détecteur M, situé à la distance d, …