Bac S 2011 Antilles Guyane CORRECTION © http://labolycee.org ...

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EXERCICE 3 : RADARS... ET EFFET DOPPLER (4 points)


1.1. Faux, une onde sonore est une onde longitudinale. Les molécules d'air
oscillent dans la même direction que celle de propagation de l'onde.

1.2. Faux, il n'y a pas transport de matière, simplement oscillation
temporaire de la matière.

1.3. Faux, seule la fréquence est indépendante du milieu de propagation.

1.4. Faux, c = [pic] donc ?t = [pic]
?t = [pic] = 0,15 s ? 1,5 s

1.5.FAUX, c = [pic] = [pic] = [pic] donc d = [pic]
d = [pic] = 1,5 m

1.6. VRAI, deux points vibrant en phase sont séparés par une distance d' =
n.? avec n entier.
? = [pic] alors d' = n. [pic]
d' = n. [pic] = 0,500.n
Avec d' = 55,0 m alors n = [pic] = 110, n est effectivement entier.

1.7.FAUX, L'onde parcourt d'' et atteint l'obstacle ; elle se réfléchit et
parcourt à nouveau d''. Il s'est alors écoulé une durée ?t.
c = [pic] soit ?t = [pic]
?t = [pic] = 4,00 s L'écho de l'onde revient à la source 4,00 s après
l'émission.

2. Le véhicule se déplace maintenant vers la droite à la vitesse v
inférieure à c.
2.1. Dans un milieu dispersif, la célérité d'une onde dépend de sa
fréquence. L'air n'est pas un milieu dispersif pour les ondes sonores.

2.2.1. ? = [pic]

2.2.2. Relation (1) (' = (- v.T
[pic] = [pic] - v. [pic]
[pic] = [pic].(c - v)
[pic] = [pic]
f' = f.[pic]


2.2.3. [pic] > 1 donc f' > f ainsi le son perçu est plus aigu que le son
émis.

2.3.1. Par analogie avec la relation (1) on a ('' = ( + v.T
De même, f'' = f.[pic].

2.3.2. [pic] < 1 donc f'' < f ainsi le son perçu est plus grave que le son
émis.

2.4. Le véhicule se rapproche, on utilise la relation f ' = f.[pic]
f '.(c -v) = f.c
f'.c - v.f' = f.c
f'.c - f.c = v.f'
c.(f' ( f) = v.f'
v = [pic]
v = [pic] × 3,6 = 61,5 km.h-1 = 62 km.h-1 en arrondissant à l'entier le
plus proche.