8/2/2019 Corrig Physique TS 01 - Ondes mcaniques-livret
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Chapitre 1Ondes mcaniques progressives
Les exercices en gris sont pour le 13 septembre.
R R Onde Une onde correspond au dplacement dune
perturbation, contenant de lnergie, sans dpla-cement net de matire.
Onde mcanique Une onde mcanique se propage
dans un milieu matriel.Ondes transversales Perturbation perpendiculaire
la direction de propagation.Ondes longitudinales Perturbation parallle la di-
rection de propagation.Clrit La clrit duneonde mcanique estdonne
par :
c =dt
Onde progressive Une onde progressive correspond
au dplacement dune perturbation sans dfor-mation, la perturbation dun point du milieu linstant t tant identique celle de la source autemps t = t , tant le retard.
Milieu dispersif Lorsquele milieu estdispersif, la c-lrit de londe dpend de sa frquence.
Generis 5 + Vous devez tre aptes mener des me-sures de distances, de vitesses et de retards, surdes chronophotographies ou sur des enregistre-ments tudi laide dun logiciel informatique(comme Generis 5 + au lyce).
Oscilloscope Vous devez tre capable de mesurer leretard dun clap ou dune salve dultrasons laide dun oscilloscope.
M Onde
Onde mcanique
Onde transversale
Onde longitudinale
Clrit
Retard
Onde progressive
Milieu dispersif
A 1.1 N o15 p. 32 : Ondes mcaniques le long dun res-
sort
1.2 N o26 p. 35 : Perturbation le long dune corde
1.3 N o27 p. 35 : Perturbation le long dun ressort
1.4 N o28 p. 35 : Salve dultrasons
1.5 Variation de la clrit avec la tempratureLa clrit v du son dans lair est proportionnelle laracine carre de la temprature absolue T .a. Exprimez mathmatiquement cette proprit.b. On donne v = 340 m.s 1 pour la clrit du son
dans lair 15 oC. Calculez la clrit du son danslair 0oC puis 25oC.
P `Noubliez pas les exercices rsolus pages 30 et 31 du livre.
1.6 Clrit des ondes sur une cordeLa clrit des ondes le long dune corde lastique d-pend de sa tension F (en newtons N) et de sa masselinique (masse par unit de longueur, en kg.m 1) :
v =F
a. Calculez la clrit v pour une corde de longueur = 10 m dont la masse est de 1 , 0 kg, tendue parune force de 2 , 5 N.
b. Comment varie cette clrite si : avec la mme corde, on multiplie la tension par
quatre?
avec la mme tension, on forme une tresse avecquatre cordes identiques ?c. La corde de la question a est maintenant tendue par
lepoids dunemasse M, comme lemontrele schmaci-dessous :
corde poulie
masse
M
Calculer la valeur de la clrit des ondes le long dela corde, avec M = 160 g.
1.7 No20 p. 33 : Loloduc
Corrig 1Ondes mcaniques progressivesA 1.1 N o15 p. 32 : Ondes mcaniques le long dun res-
sort
1. La perturbation conserve sa forme au cours de lapropagation.
2. Londe est transversale; en eff et direction de propa-
gation & direction de la perturbation sont orthogo-naux.3. En mesurant au double dcimtre, on trouve 3,3 cm
pour la rgle de 100 cm, et 4,4 cm pour le dpla-cement de la perturbation, do la proportion sui-vante :
d100
=4, 43, 3 d
= 133 cm.
4. v =d
= 133.102
125.103= 10, 6 m.s1,
ce que lon peut arrondir 10 m.s1, compte tenu
de la prcision des mesures.
1.2 No26 p. 35 : Perturbation le long dune corde
1.3 No27 p. 35 : Perturbation le long dun ressort
1.4 No28 p. 35 : Salve dultrasons
1.5 Variation de la clrit avec la tempraturea. v = k T , aveck une constante arbitraire.b. La donne nous permet de calculer la valeur de la
constantek :k =
v T
= 340 15+ 273= 20, 0
OnnoteralaconversiondesdegrsCeliusenkelvin.On applique ensuite la formule :
0oC :v = 20, 0 0+ 273= 330 m.s1
20oC :v = 20, 0 20+ 273= 342 m.s1
P `1.6 Clrit des ondes sur une corde
a. La masse linque vaut : = m/ = 0, 10 kg.m1, etdonc, en appliquant la formule :
v =F
= 2, 50, 10
= 5 m.s1.
b. Variation de la clrite : on multiplie la tension par quatre : la clrit
double; on multiplie la masse linque par quatre : la c-
lrit est divise par deux.c. La tension, en considrant la poulie parfaite et sans
frottements, vaut donc :F = Mg = 160.103 9, 81 = 1, 57 N; et, par suite, en reprenant la mmemasse linque que dans la premire question :v = 3, 9 m.s1.
1.7 No20 p. 33 : Loloduc
1. Deux ondes sonores distinctes se propagent : unedansle ptroleavec la vitesseV 1, lautre dans lacieravec la vitesseV 2, plus leve. Le capteur reoitdonc deux perturbations.
2. Notons1 et 2 les dures de propagation des deuxsignaux; on a 1 < 2, et on peut crire :
1 =DV 1
et 2 =DV 2
.
La dure sparant les deux signaux est = 2 1,do la relation recherche : = D
1V 2
1V 1
D =V 1V 2
V 1 V 2.
3. Application numrique :D = 4, 8 km (on peut lais-
ser les vitessesV 1 et V 2 dans les units donnes parlnonc lors du calcul).
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