Exercice III. A propos du son (4 points) spécialité

EXERCICE III. À PROPOS DU SON (4 points) Spécialité
Amérique du sud 11/2008 Correction ©
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PARTIE A :
Une onde transversale se propage le long d'une corde dont l'extrémité est
fixe (figure 1a). AFFIRMATION 1
FAUX Après réflexion sur l'extrémité fixe de la corde, la perturbation de
l'onde incidente et de l'onde réfléchie sont opposées. On a en réalité : PARTIE B : AFFIRMATION 2
FAUX. La corde émet un son, mais celui-ci n'est audible qu'à courte
distance. En effet le dispositif ne dispose pas d'un résonateur (caisse de
résonance). AFFIRMATION 3
VRAI. Le mode de vibration observé sur la figure 2 est le mode fondamental,
la corde présente un seul fuseau. AFFIRMATION 4
FAUX. Le point A n'est pas un ventre de vibration, il s'agit d'un n?ud de
vibration puisqu'il est immobile. AFFIRMATION 5
FAUX. Dans le mode fondamental, pour qu'il puisse s'établir un régime
d'ondes stationnaires, il faut que L = (/2. La longueur d'onde ( est
constante, si on diminue la longueur L de la corde, il ne pourra pas
s'établir d'onde stationnaire, et aucun fuseau ne sera visible. AFFIRMATION 6
VRAI. L = D = n. (/2, dans le mode fondamental de vibration n =1, soit D =
(/2 donc ( = 2D = 80 cm AFFIRMATION 7
FAUX. Pour observer n fuseaux, il faut L= n. [pic] ou ( = [pic]. D'autre
part ( = [pic].
Ainsi [pic] = [pic] ou n = [pic]
Sans changer la masse m, la célérité v de l'onde reste constante.
La fréquence [pic] passe de 220 Hz à 110 Hz, elle est divisée par 2, alors
le nombre de fuseaux sera divisée par 2. Cela conduit à n = ½ , n est non
entier alors il ne peut pas y avoir établissement d'ondes stationnaires.
Aucun fuseau n'est visible dans ce cas.
Pour obtenir 2 fuseaux, il faudrait multiplier par 2 la fréquence. AFFIRMATION 8
VRAI. En réglant à nouveau la fréquence du générateur sur 220 Hz, on peut
observer deux fuseaux en remplaçant la masse m par une masse m' = m/4.
v = [pic] donc v' = [pic]= [pic] = [pic]. La célérité de l'onde est divisée
par deux.
(' = [pic] = [pic]. (' = 40 cm
L = D = (' = 2. [pic]. La corde vibre suivant le mode de vibration de rang
n = 2, on observe 2 fuseaux.
Le niveau sonore L est lié à l'intensité sonore I par la relation L = 10
log[pic] dans laquelle I0 est une intensité sonore de référence (I0 =
1,0(10 -12 W.m -2). AFFIRMATION 9
FAUX. À une intensité sonore I = 1,0(10 -7 W.m-2 correspond un niveau
sonore L = 50 dBA et non 60 dBA.
L = 10 log [pic] = 10 log 1,0(105 = 50 dBA AFFIRMATION 10
VRAI. Quand l'intensité sonore est doublée, le niveau sonore augmente de 3
dBA.
L' = 10 log[pic] = 10 (log2 + log [pic]) = 10 log2 + 10 log[pic]
L' = 3,0 + L PARTIE C : AFFIRMATION 11
VRAI. Le son enregistré sur la figure 3 a pour fréquence du fondamental f =
4,4 ( 102 Hz.
AFFIRMATION 12
FAUX. Le spectre de la figure 4 montre un pic correspondant au fondamental
de fréquence
f = 0,44 kHz = 4,4(102 Hz, mais on n'observe aucun autre pic. Ce spectre
correspond à un son pur, dont l'allure de la tension aux bornes du
microphone serait parfaitement sinusoïdale. AFFIRMATION 13
VRAI. Les spectres des figures 4 et 5 correspondent à des notes de même
hauteur, puisqu'ils présentent un fondamental de même fréquence. AFFIRMATION 14
FAUX. Les spectres des figures 4 et 5 correspondent à des notes jouées par
des instruments différents, puisque ces spectres ne présentent pas les
mêmes harmoniques. Il s'agit de deux sons de timbres différents.
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extrémité fixe Figure 1a extrémité fixe Figure 1b T = 1/f = 2,3 ms