Correction de l'exercice 1 - Valet Physique

CORRECTION DS TYPE BAC N°1.
Ex 1 : 1.1. On appelle onde mécanique progressive, le phénomène de
propagation d'une perturbation de proche en proche dans un milieu matériel
sans transport de matière mais avec transport d'énergie.
2.1. On détermine le retard de l'onde au niveau de M2 noté (, connaissant
la distance M1M2, on en déduit v.
2.2. v = [pic] = [pic] = 333 m.s-1 avec (1 = 0,008 - 0,002 = 0,006 s v = [pic]=[pic]= 333 m.s-1 avec (2 = 0,017 - 0,008 = 0,009 s
2.3. Les résultats obtenus sont identiques et correspondent bien à la
célérité du son dans l'air donc on peut considérer ces deux résultats comme
étant cohérents.
3.1. on mesure 3T : 3T = 6,8 ms d'où T = 6,8 / 3 = 2,3 ms = 2,3.10-3 s
f = 1/T = 1 / 2,3.10-3 = 435 Hz
3.2. Pour plusieurs retours de phase, la distance mesurée est plus grande
donc on est plus précis.
3.3. La longueur d'onde est la plus petite distance de répétition d'une
onde. D = 5.( ( ( = D/5 = 3,86/5 = 0,772 m = 77,2 cm
3.4. v = [pic] = [pic] = 340 m.s-1
4.1. Le diapason est un son pur donc on observe une sinusoïde. a- est donc
la courbe du diapason et b- celle de la guitare.
4.2. 4T = 9 ms d'où T = 9 / 4 = 2,3 ms = 2,3.10-3 s
f = 1/T = 1 / 2,3.10-3 = 435 Hz
4.3. C'est la hauteur du son qui est associée à la fréquence fondamentale.
4.4. Les différents pics correspondent aux harmoniques. La propriété du son
associée est le timbre.
4.5.
4.6. L = 10.log[pic]= 10.log [pic] = 10.log (1,0.105) = 50 dB
4.7. L' = 10.log[pic]= 10.log [pic] = 10.log (4,0.105) = 56 dB
Ex 2 : I- 1. C'est la diffraction. 2.
3. tan ( [pic] or tan ( ( ( d'où ( = [pic] 4. ( = [pic] avec ( et a
en m et ( en rad
5. [pic]= [pic]d'où L = [pic]
6. Quand a augmente, on a L qui diminue donc figure A correspond à a1 = 60
(m et la figure B à a2 = 80 (m.
7. Elle est constituée d'une seule radiation (une seule couleur ou une
seule longueur d'onde dans le vide).
8. On a une droite qui passe par l'origine donc L est proportionnelle à
1/a. Dans l'expression du 5., ( et D sont des constantes donc on a bien
aussi L proportionnelle à 1/a.
9. Pour donner l'équation de la droite, il faut calculer le coefficient
directeur de cette droite noté k.
k = [pic]= 2,6.10-6 donc l'équation de la droite est L = 2,6.10-6 . [pic]ce
coefficient directeur correspond à 2.(.D donc ( = [pic]= 5,2.10-7 m = 520
nm
10. c = (.f donc f = [pic]= 5,77.1014 Hz
II- 1. C'est le phénomène d'interférences.
2. On détermine l'interfrange i : 10i = 9,5.10-2 m d'où i = 9,5.10-3 m
Or i = [pic] ( l = [pic]= 1,3.10-4 m
3. Pour les franges brillantes, les ondes lumineuses sont en phase
(interférences constructives).
Pour les franges sombres, les ondes lumineuses sont en opposition de phase
(interférences destructives).
4.a. Si on augmente l, i va diminuer car ils sont inversement
proportionnels, donc les interfranges seront plus petites.
4.b. Pour un laser vert, ( va diminuer. Or quand ( diminue, i va diminuer
aussi donc les interfranges vont diminuer. Ex 3 : La détection d'une exoplanète était difficile du fait de leur petite
taille et de leur faible luminosité jusqu'à la découverte de l'Effet
Doppler. En effet, à cause de la présence d'une exoplanète autour d'une
étoile, cette dernière aura un mouvement périodique autour de son centre.
D'après le document 2, on remarque que les raies d'absorption se déplacent
de façon périodique entre la première et la dernière photo : ces raies
d'absorption se sont déplacées et sont revenues à leur place initiale. Ce
qui signifie que la longueur d'onde de ces raies est modifiée de façon
périodique. Or d'après l'effet Doppler, quand la longueur d'onde (ou la
fréquence) varie cela signifie que la source est en mouvement.
L'observation du document 3, confirme ce qui précède car la vitesse radiale
de l'étoile varie de façon périodique. En effet, la mesure du décalage
Doppler de longueur d'onde permet de calculer la valeur v de la vitesse
radiale de l'étoile dans la direction de visée. Grâce au document 4, on
peut voir que le caractère périodique de l'évolution de v peut être
associée au mouvement de révolution de l'étoile causée par la présence
d'une exoplanète.
La détection d'une exoplanète s'appuie donc sur l'observation du spectre de
la lumière provenant de l'étoile. La présence d'une exoplanète de masse
suffisamment grande et à proximité d'une étoile entraîne un mouvement de
révolution de l'étoile et un décalage Doppler périodique de longueur d'onde
des raies.