Activités d'apprentissage 5 - Thierry Karsenti

RASOANAIVO René Yves, Ph. D.
I. INTRODUCTION 1. Titre du Module
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2. Pré requis 3. Temps (Volume horaire)
4. Matériels didactiques *Une image appropriée doit être insérée ici 5. Justification/Importance du Module
*Une image appropriée doit être insérée ici II. CONTENU
6. Aperçu général
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* Une image appropriée doit être insérée ici Représentation graphique :
7. Objectif Général
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8. Objectifs spécifiques des activités d'apprentissage.
III. ACTIVITES D'ENSEIGNEMENT ET D'APPRENTISSAGE
9. Evaluation prédictive : Ondes : caractéristiques et propriétés
Justification :
Questions : Dans cette série de questions, l'apprenant (e) doit cocher une et une seule
réponse, qu'il ou elle juge exacte, parmi celles proposées. 1. Une onde progressive est un phénomène physique qui résulte du : a. ? déplacement d'une perturbation sur un milieu élastique
b. ? déplacement d'un point matériel sur un milieu élastique
c. ? glissement d'un solide sur un milieu élastique 2. Une onde progressive est dite transversale si : a. ? la perturbation est parallèle à l'axe de propagation
b. ? la perturbation est perpendiculaire à l'axe de propagation
c. ? le déplacement de la vibration est parallèle à l'axe de
propagation 3. Le son est une onde progressive : a. ? transversale
b. ? longitudinale
c. ? polarisée 4. Une onde progressive est dite périodique si : a. ? la perturbation se répète en intervalles de temps égaux
b. ? la perturbation se répète en intervalles de temps très longs
c. ? la perturbation se répète en intervalles de temps très courts
5. La longueur d'onde est définie comme : a. ? la distance parcourue par une onde progressive dans une seconde
b. ? la distance parcourue par une onde progressive dans une période
c. ? la distance parcourue par une onde progressive dans une demi-
période 6. La fréquence d'une onde progressive s'exprime en: a. ? seconde ; b. ? Hertz ; c. ? mètre
7. L'onde électromagnétique est due à la propagation de : a. ? une perturbation électrique dans un milieu matériel
b. ? une perturbation magnétique dans un milieu matériel
c. ? un champ électromagnétique 8. La vitesse de propagation d'une onde électromagnétique dans le vide
est : a. ? 3 x 10 6 m/s ; b. ? 3 x 10 8 m/s ; c. ?
3 x 10 8 km/s 9. Si la fréquence d'une onde électromagnétique dans le vide est de 600
kHz,sa longueur d'onde sera égale à :
a. ? 500 m ; b. ? 2000 m ; c. ? 5 km
10. Une onde stationnaire résulte de :
a. ? une superposition des deux ondes progressives de même amplitude
b. ? une superposition des deux ondes progressives de même fréquence
c. ? une superposition des deux ondes progressives de période
différente 11. Si la fréquence du mode fondamental d'une onde stationnaire sur une
corde vibrante d'extrémités fixes est égale à 100 Hz, celles des autres
modes de vibrations seront : a. ? supérieures à 2 Hz ; b. ? inférieures à 2 Hz ; c. ?
égales à 2 Hz 12. Pour un oscillateur harmonique linéaire dont l'énergie mécanique totale
est constante, l'élongation atteint son maximum lorsque:
a. ? l'énergie potentielle est égale à zéro
b. ? l'énergie cinétique est égale à zéro
c. ? l'énergie potentielle est égale à l'énergie cinétique 13. Le vecteur accélération d'un point matériel en mouvement circulaire
uniforme est :
a. ? tangent à la trajectoire circulaire
b. ? porté par le rayon de la trajectoire circulaire
c. ? est un vecteur nul
14. Le moment cinétique d'un point matériel en mouvement circulaire
uniforme est :
a. ? directement proportionnel au rayon de la trajectoire circulaire
b. ? inversement proportionnel au rayon de la trajectoire circulaire
c. ? proportionnel au carré du rayon de la trajectoire circulaire 15. L'énergie potentielle d'interaction entre deux charges électrostatiques
est :
a. ? proportionnelle à la distance qui sépare les deux charges
b. ? inversement proportionnelle à la distance qui sépare les deux
charges
c. ? inversement proportionnelle au carré de la distance qui sépare
les deux charges Réponses attendues:
1. Une onde progressive est un phénomène physique qui résulte du
déplacement d'une perturbation sur un milieu élastique. En effet, un milieu
élastique déformé tend toujours à reprendre sa forme initiale. Lorsque ce
déformation se déplace d'un point à un autre avec une certaine vitesse, on
est en présence d'une onde progressive.
Donc, la bonne réponse est a.
2. Une onde progressive se déplace suivant une certaine direction ou un
axe de propagation. Si la perturbation ou la déformation du milieu
élastique est perpendiculaire à cet axe, on a une onde transversale. Par
contre, si la déformation est parallèle à cet axe, on a unz onde
longitudinale.
Donc, la bonne réponse est b. 3. Le son est une onde progressive due à la compression et la décompression
de l'air suivant une certaine direction. C'est un exemple d'une onde due à
une déformation parallèle à l'axe de propagation. Donc c'est une onde
longitudinale.
Le résultat exact est donné par la réponse b. 4. Une perturbation qui donne naissance à une onde progressive peut se
répéter plusieurs fois. Si cette répétition se fait d'une façon périodique
c'est-à-dire en intervalles de temps égaux, on a une onde progressive
périodique caractérisée par des quantités physiques comme la période, la
fréquence, la longueur d'onde.
Donc, la bonne réponse est a. 5. La longueur d'onde est une grandeur caractéristique d'une onde
périodique. Par définition elle correspond à une distance parcourue par la
déformation pendant la période de l'onde.
Donc, la bonne réponse est b. 6. La fréquence d'une onde progressive est définie comme le nombre de
perturbations par seconde. Elle s'exprime en Hertz ou Hz.
Donc, la bonne réponse est b. 7. On est en présence d'une onde électromagnétique, lorsque la variation
d'un champ électromagnétique, composé d'un champ électrique et un champ
magnétique variables, produit par exemple par un oscillateur électrique se
déplace dans l'espace.
Donc, la bonne réponse est c. 8. Selon la théorie d'Einstein, la vitesse de propagation d'une onde
électromagnétique dans le vide est une grandeur universelle dont la valeur
est approximativement égale à 3 x 10 8 m/s. C'est aussi la vitesse de la
lumière dans le vide. Donc, la bonne réponse est b. 9. La fréquence d'une onde électromagnétique, notée par ?, est reliée à la
longueur d'onde , notée par ?, par la formule :
[pic]
Puisque c = 3 x 10 8 m/s, on a : [pic]
Donc, la bonne réponse est a.
10. Lorsque deux ondes progressives se rencontrent, elles peuvent se
superposer ou s'interférer, c'est-à-dire d'additionner ou se détruire pour
donner naissance à une onde stationnaire. Ce phénomène peut se produire
seulement si elles ont la même fréquence.
Donc, la bonne réponse est b. 11. Une onde stationnaire peut se présenter sous plusieurs modes qui sont
caractérisés par leurs fréquences. Le mode fondamental est défini comme le
mode de vibration qui correspond à la plus basse fréquence. Les autres
modes de vibrations ont des fréquences plus grandes.
Donc, la bonne réponse est a.
12. L'énergie mécanique totale d'un oscillateur harmonique linéaire est
donnée par la somme de l'énergie cinétique et l'énergie potentielle. Donc,
la diminution de l'une entraîne nécessairement l'augmentation de l'autre,
pour garder la somme constante. De plus, l'élongation atteint son
maximum lorsque l'oscillateur ne peut plus continuer son mouvement dans le
même sens ; il est donc obligé de continuer dans le sens opposé. A ce
moment précis, il doit s'arrêter. Donc sa vitesse ou son énergie cinétique
est nulle à ce moment.
La bonne réponse est b.
13. Généralement, un point matériel en mouvement circulaire possède deux
vecteurs accélérations : l'un est tangent à sa trajectoire et donc appelé
accélération tangentielle qui est donnée par la dérivée de la vitesse par
rapport au temps ; par contre, l'autre est perpendiculaire à la trajectoire
et donné par la formule a = v2/r , v étant la vitesse et r le rayon de la
trajectoire. Le mouvement circulaire est dit uniforme si la vitesse est
constante donc l'accélération tangentielle est nulle. Dans ce cas le
vecteur accélération est réduit à sa composante normale qui est justement
portée par le rayon.
La bonne réponse est par conséquent b.
14. Par définition, le moment cinétique [pic] d'un point matériel en
mouvement circulaire est donné par la formule :
[pic]
D'après cette relation, le vecteur [pic] est normal au plan formé par les
deux vecteurs [pic]. Particulièrement, dans le cas d'un mouvement
circulaire uniforme, les deux vecteurs [pic] sont perpendiculaires. Donc L
= r p