Annale corrigée Exercice Ancien programme

Onde sonore

FESIC 2017 • Exercice 1

Caractéristiques et propriétés des ondes sonores

Onde sonore

Deux microphones M1 et M2, distants de L = 2,00 m, sont reliés respectivement aux voies 1 et 2 d'un oscilloscope. Un émetteur (E) est placé entre les deux microphones (cf. document 1). À l'instant t = 0 s, il commence à émettre une onde sonore qui se propage vers les deux microphones. Les oscillogrammes obtenus sont représentés sur le document 2. La durée de balayage de l'oscilloscope est égale à 2 ms  div−1.

document 1 Schéma du montage

pchT_1705_00_00C_01

document 2 Oscillogrammes obtenus

pchT_1705_00_00C_02

Donnée

Célérité du son dans l'air : c = 340 m  s−1.

Pour chaque affirmation, indiquez si elle est vraie ou fausse.

a) L'onde sonore est une onde mécanique longitudinale.

b) La longueur d'onde de l'onde sonore est de 0,34 m.

c) L'émetteur est à 0,49 m du microphone M1.

d) L'onde émise atteint plus rapidement les microphones si on double sa fréquence.

Corrigé

a) Vrai.

b) Faux. La longueur d'onde λ est la distance parcourue par l'onde pendant une durée égale à la période temporelle T. D'après l'oscillogramme, T = 2,0 ms.

λ = c × T = 340 × 2,0 × 10–3 = 0,68 m.

c) Vrai. On cherche la valeur de la distance EM1. D'après le schéma, on a :

EM1 + EM2 = L d'oùEM1 = L – EM2.

De plus, EM2 – EM1 = c × τ avec τ, le retard entre les deux voies, lu sur le document 2.

Attention

Le début des enregistrements ne correspond pas à l'instant t = 0 s.

On a le système d'équations suivant :

{EM1=LEM2EM2EM1=c×τ

EM1 = L – (c × τ + EM1) d'où 2 EM1 = Lc × τ

Donc : EM1 = Lc×τ2

EM1 = 2,00340×3,0×1032

EM1 = 0,49 m.

d) Faux. La célérité de l'onde est indépendante de la fréquence.

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