PP1 · Le son a besoin d'un milieu Premiers pas
Complète avec : vibre, matériel, vide. Aide : relis la partie 1 du cours.
a) Un son est produit par un objet qui ……………
b) Le son se propage dans un milieu ……………
c) Le son ne se propage pas dans le ……………
Mode d’emploi
Commence par les Premiers pas si tu as besoin d’être guidé(e), puis avance du ★ vers le ★★★★★. Les exercices marqués Type brevet sont rédigés comme au DNB. Tes réponses sont enregistrées sur cet appareil. Chaque exercice a sa correction détaillée, mais elle reste bloquée 15 minutes après ta première ouverture de cette page : cherche d’abord par toi-même !
🌱 Premiers pas (très guidés)
PP2 · Calculer une fréquence pas à pas Premiers pas
Un son a une période T = 4 ms. Aide : 1 ms = 0,001 s ; f = 1 / T avec T en secondes.
a) Convertis T en secondes.
b) Calcule f = 1 / T.
c) Ce son est-il audible (20 Hz à 20 000 Hz) ?
PP3 · Distance de l'orage Premiers pas
On entend le tonnerre 4 s après avoir vu l'éclair. Aide : d = v × t avec v = 340 m/s.
a) Quelle est la vitesse du son dans l'air ?
b) Calcule d = 340 × 4.
c) Convertis en kilomètres.
🚀 Exercices progressifs
Ex 1 · Vrai ou faux ? ★☆☆☆☆
Corrige les affirmations fausses.
a) Un son de 10 Hz est audible.
b) Le son se propage plus vite dans l'eau que dans l'air.
c) Un son fort a forcément une fréquence élevée.
d) Les astronautes sur la Lune peuvent se parler sans radio.
Ex 2 · Infrason, son audible ou ultrason ? ★☆☆☆☆
Fréquences : éléphant 14 Hz ; voix humaine 300 Hz ; sifflet à chien 25 kHz ; diapason 440 Hz ; échographie 3 MHz.
a) Classe chaque son.
b) Lequel est le plus aigu des sons audibles ?
c) Convertis 25 kHz et 3 MHz en Hz.
Ex 3 · Lire un oscillogramme ★★☆☆☆
Oscillogramme d'un son (balayage : 1 ms/div) :
a) Combien de divisions occupe une période ?
b) Calcule la période T en ms puis en s.
c) Calcule la fréquence. Le son est-il audible ?
Ex 4 · Le sonar du bateau ★★☆☆☆
Un bateau émet un ultrason vers le fond. L'écho revient 0,8 s plus tard. Vitesse du son dans l'eau : 1 500 m/s.
a) Quelle distance le son a-t-il parcourue en tout ?
b) Quelle est la profondeur ?
c) Pourquoi utilise-t-on des ultrasons plutôt que des sons audibles ?
Ex 5 · Les décibels ★★★☆☆
Durées d'exposition maximales conseillées : 85 dB : 8 h ; 88 dB : 4 h ; 91 dB : 2 h ; 94 dB : 1 h ; 100 dB : 15 min.
a) Que remarques-tu quand le niveau augmente de 3 dB ?
b) Un concert à 100 dB dure 2 h. Est-ce sans risque ? Que conseilles-tu ?
c) Pourquoi les lésions auditives sont-elles particulièrement graves ?
Ex 6 · L'oreille contre le rail ★★★☆☆
On frappe un rail en acier à 1 020 m de Lucas, qui a l'oreille contre le rail. Vitesse du son : 340 m/s dans l'air, 5 100 m/s dans l'acier.
a) Calcule la durée de propagation dans l'acier.
b) Calcule la durée de propagation dans l'air.
c) Combien de fois Lucas entend-il le coup ? Avec quel décalage ?
Ex 7 · Les notes de musique ★★★★☆
Quand on monte d'une octave, la fréquence double. Le la₃ a une fréquence de 440 Hz.
a) Quelle est la fréquence du la₄ (une octave au-dessus) ? du la₂ ?
b) Calcule la période du la₃ en ms.
c) Sur un oscilloscope réglé sur 0,5 ms/div, combien de divisions occupe une période du la₃ ?
d) Le la₃ du piano et celui du violon ont la même fréquence mais ne « sonnent » pas pareil. Que change-t-il sur l'oscillogramme ?
Ex 8 · Ultrasons et échographie ★★★★☆
Un échographe émet des ultrasons de fréquence 3,0 MHz. Dans le corps humain, leur vitesse vaut environ 1 540 m/s. L'écho renvoyé par un organe revient 65 µs après l'émission.
a) Pourquoi ces ondes sont-elles des ultrasons ?
b) Calcule la période des ultrasons.
c) Calcule la profondeur de l'organe (1 µs = 10⁻⁶ s) en cm.
Ex 9 · La chauve-souris chasse ★★★★★Type brevet
Document 1 — L'écholocation
La pipistrelle émet des cris ultrasonores de fréquence voisine de 40 kHz. Elle détecte un insecte grâce à l'écho de ses cris.
Document 2 — Mesure
Situation pédagogique.
Un détecteur d'ultrasons enregistre l'émission d'un cri puis son écho sur un moustique, 6 ms plus tard. Vitesse du son dans l'air : 340 m/s.
Document 3 — Le détecteur
Pour qu'on puisse entendre les cris, le détecteur abaisse leur fréquence en la divisant par 10.
a) Pourquoi n'entend-on pas la chauve-souris sans détecteur ?
b) Calcule la période du cri.
c) Calcule la distance entre la chauve-souris et le moustique.
d) Quelle fréquence entend-on avec le détecteur ? Est-elle audible ?
e) Explique en quelques lignes comment la chauve-souris sait que le moustique se rapproche.
Ex 10 · Mesurer la vitesse du son ★★★★★
Deux micros alignés avec une source sont reliés à un ordinateur. On mesure le retard Δt entre les deux signaux pour différentes distances d entre les micros.
| d (m) | 0,50 | 1,00 | 1,50 | 2,00 |
|---|---|---|---|---|
| Δt (ms) | 1,5 | 2,9 | 4,4 | 5,9 |
Mesures réalisées en classe (valeurs arrondies).
a) Trace Δt en fonction de d. Que constates-tu ?
b) Calcule, pour chaque mesure, la vitesse $v = \dfrac{d}{\Delta t}$.
c) Donne une valeur moyenne de v et compare-la à 340 m/s.
d) Propose une source d'erreur et une amélioration du protocole.