4e · Physique-chimie

Contrôle n°5 — Les signaux sonores

Évaluation sur la production, la propagation et les caractéristiques des sons (hauteur, intensité).

45min · Moyen · 3 exercices · Barème sur 20 points

Entraînement généré par IA — vérification pédagogique complète non acquise.

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Sujet

Travaille d’abord sans consulter le corrigé. Note tes réponses et les étapes de ton raisonnement.

Exercice 1 — Production et propagation du son (7 points)

1. Comment produit-on un son avec une corde de guitare ? Quel est le rôle de la caisse de résonance ? 2. Pourquoi le son d'une cloche ne se propage-t-il pas dans l'espace (vide intersidéral) ? 3. Lors d'un orage, on voit l'éclair avant d'entendre le tonnerre. Explique ce décalage.

Exercice 2 — Hauteur et fréquence d'un son (7 points)

Deux élèves jouent de la flûte. Léa produit une note aiguë, Tom une note grave. 1. Quelle caractéristique physique du son (liée à la vibration) diffère entre une note aiguë et une note grave ? 2. Sur un oscilloscope, on visualise les signaux des deux notes. Lequel aura le motif qui se répète le plus de fois par seconde ? Justifie. 3. Si Tom souffle plus fort dans sa flûte pour la même note, quelle caractéristique du son change principalement ?

Exercice 3 — Problème : le sonar d'un bateau (6 points)

Un bateau utilise un sonar pour mesurer la profondeur de l'eau. Il émet une onde sonore (un "ping") verticalement vers le fond. L'onde réfléchie par le fond est détectée 0,4 seconde après l'émission. 1. Dans quel milieu le son se propage-t-il ici ? 2. La vitesse du son dans l'eau de mer est d'environ 1500 m/s. Calcule la distance parcourue par l'onde sonore pendant ces 0,4 s. 3. Cette distance correspond à un aller-retour entre le bateau et le fond. Déduis-en la profondeur de l'eau à cet endroit.

Corrigé et barème

Le total du barème est de 20 points. Les réponses rédigées admettent plusieurs formulations pertinentes ; compare le raisonnement, pas seulement les mots.

Exercice 1 — Production et propagation du son : 7 points

1. On pince ou frappe la corde, elle vibre. Ces vibrations sont transmises à l'air et produisent un son. La caisse de résonance amplifie ces vibrations et améliore le son. 2. Le son a besoin d'un milieu matériel (solide, liquide ou gaz) pour se propager. Dans le vide, il n'y a pas de matière pour transmettre les vibrations, donc le son ne se propage pas. 3. La lumière se propage beaucoup plus vite que le son (environ 1 000 000 fois plus vite). On voit donc l'éclair (lumière) presque instantanément, mais le son du tonnerre met plusieurs secondes à nous parvenir.

Exercice 2 — Hauteur et fréquence d'un son : 7 points

1. C'est la fréquence de la vibration qui diffère. Une note aiguë correspond à une fréquence élevée, une note grave à une fréquence basse. 2. C'est le son de Léa (note aiguë) qui aura le motif le plus répété par seconde. La fréquence est plus élevée, donc plus de cycles par seconde sur l'écran. 3. En soufflant plus fort, l'amplitude de la vibration augmente. Cela change principalement l'intensité sonore (le volume), la note (la hauteur) reste la même.

Exercice 3 — Problème : le sonar d'un bateau : 6 points

1. Le son se propage dans l'eau de mer (milieu liquide). 2. Distance parcourue = vitesse × temps = 1500 m/s × 0,4 s = 600 mètrès. 3. Cette distance de 600 m est un aller-retour. La profondeur (distance simple) est donc : 600 m / 2 = 300 mètrès.

Comprendre, puis réessayer

Repère une erreur précise, explique ce qui t’a manqué et refais l’exercice sans le corrigé. Reprends la notion dans ton cours avant de passer à un autre sujet.

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