Toutes les réponses doivent être attentivement justifiées par au moins une phrase.

Chaque solution d'exercice doit être rédigée convenablement et complètement en précisant pour chacun des exercices

• le contexte et les formules
• les données
• les inconnues
• la résolution avec justification complète en phrases convenables
• une vérification avec une phrase de réponse (en particulier pour les réponses numériques, en vérifiant les unités et les ordres de grandeur)

Lequel des 4 schémas (a, b, c ou d) de la figure ci-contre représente correctement un phénomène de réflexion ?

• Onde plane dans un milieu à 2 dimensions
• réflexion sur une interface

• Une onde place de longueur d’onde donnée sur le schéma

• angle de réflexion 
• numéro de la figure convenable

• On trace sur le dessin la direction de la vitesse de propagation, perpendiculaire au front d’ondes, tant pour l’onde incidente que pour l’onde réfléchie.
• La réflexion se fait de telle sorte que l’angle d’incidence (par rapport à la normale à l’interface) soit égal à l’angle de réflexion.
• On mesure et compare ces 2 angles

À faire et à décrire

On laisse tomber un caillou dans un puits. L’écho de l’impact nous parvient après 3,0 s. Calculer la profondeur de ce puits.

Les dauphins utilisent les ultrasons d’une fréquence de 80 000 Hz émis en clics successifs à intervalles réguliers (écholocalisation ou écholocation). Après combien de temps le dauphin perçoit-il l’écho du fond de la mer si celui-ci est distant de 95 m ? Les « clics » successifs peuvent-ils dans cette situation être émis tous les dixièmes de secondes ?

Si un organe du corps humain était réfléchissant à 100 % pour les ultrasons, quelle conséquence cela aurait-il sur la profondeur de « vision » de l’échographie ?

1. Lors de l’échographie d’un organe, quels seraient les inconvénients si celui-ci était très absorbant pour les ondes ultrasonores utilisées ?
2. Lors de l’échographie d’un organe, quels seraient les inconvénients si celui-ci était transparent pour les ondes ultrasonores utilisées ?

La figure ci-contre représente le passage d’ondes d’un milieu A vers un milieu B. Dans lequel de ces deux milieux la vitesse de propagation est-elle la plus élevée ? Si la fréquence des ondes est de 50 Hz et si la figure est à l’échelle 1:1, calculer la vites dans chaque milieu.

Dans un canal de navigation de 25 m de large, une onde de 1,5 m de longueur d’onde se propage à la vitesse de 2,0 m/s. Que devient cet longueur d’onde lorsque celle-ci passe dans une partie moins profonde du canal où la vitesse de propagation est réduite à 1,6 m/s

Quel est l’angle d’incidence maximal pour qu’une onde ultrasonore émise dans l’air puisse être réfractée dans l’eau sans subir à la surface de l’eau de réflexion totale ? (object_1 et object_2)

Quelle est la fréquence minimale des ondes acoustiques pouvant être utilisées pour détecter des poissons d’une longueur de 10 cm ? Justifier la réponse.

Quelles fréquences pourraient être sélectionnées par un radar (qui utilise des ondes de la même famille que les ondes radio) pour détecter une voiture d’une largeur de 2 m ?

Une chauve-souris émettant des ultrasons d’une fréquence de 50 kHz peut-elle détecter un papillon de nuit d’une envergure de 30 mm ? Justifier la réponse.

Quels sont les trois phénomènes possibles lorsqu’une onde rencontre un matériau donné ?

Interpréter la figure ci-contre, en nommant les différents phénomènes ondulatoires se produisant aux endroits A, B, C, D et E.

La fréquence d’une sirène est de 600 Hz (perception au repos). Si un observateur perçoit

ces ondes comme ayant une fréquence de 580 Hz, y a-t-il rapprochement ou éloignement entre lui et la sirène ?

Une moto parcourt le circuit dans le sens ABCD. Par rapport aux valeurs en A, décrire les variations d’intensité et de fréquence sonores perçues par l’observateur O (figure ci-contre).

Un enfant joue sur une balançoire à proximité d’une source sonore de fréquence fixée. Il passe successivement par les positions A,B, C et D. Comment varient l’intensité sonore et la hauteur du son perçues par l’enfant (fig. 3.46) ? Justifier la réponse.

Un homme au bord d’une route écoute le son provenant d’une voiture qui s’approche, passe à côté de lui, puis s’éloigne. Quel graphique représente le mieux la fréquence perçue par l’homme au cours du temps (figure ci-contre) ?

Imaginer le graphique de l’intensité sonore perçue par l’homme, au cours du temps.

La sirène d’une voiture de police a une fréquence de 1 200 Hz. Quelle est la fréquence entendue par un observateur immobile si la voiture se déplace à 108 km/h

1. vers l’observateur ?
2. en s’éloignant de l’observateur ?

Une source sonore émet à une fréquence de 600 Hz. Ce signal est perçu par un observateur immobile avec une fréquence de 640 Hz lorsque la source s’approche de lui. Calculer la fréquence perçue si la source s’éloigne à la même vitesse.

La sirène d’une voiture de police a une fréquence de 600 Hz. La voiture s’approche d’un grand mur à la vitesse de 108 km/h. Calculer la fréquence du son réfléchi entendu par le policier dans la voiture.

Debout sur le trottoir, un piéton perçoit une fréquence de 510 Hz provenant de la sirène d’une voiture de police qui s’approche. Après le passage de la voiture, la fréquence perçue du son de la sirène est de 430 Hz. Déterminer la vitesse de la voiture de police.

Calculer en pourcentage la variation de fréquence du son émis par le sifflet d’une locomotive

1. lorsque celle-ci s’approche d’un observateur à la vitesse de 108 km/h ;
2. lorsqu’elle s’éloigne de l’observateur à la même vitesse.

Une voiture de police dont la sirène a une fréquence de 500 Hz s’approche d’un grand mur à 30 km/h. Un observateur immobile détecte les ondes directes et réfléchies. Suivant la position de la voiture par rapport à l’observateur, calculer la variation de fréquence entre l’onde directe perçue et l’onde réfléchi