formule des ondes sonores

Exemples de questions et formules des ondes sonores

intensité sonore

1. Le niveau d'intensité d'un son indique la valeur logarithmique de….

1. La comparaison entre la puissance d'un lieu et la puissance produite par une source sonore
2. L'intensité d'un son par unité de surface
3. L'intensité d'un son à une certaine distance de sa source
4. Comparaison entre l'intensité d'un son et le seuil d'audition humaine

Discussion

Formule du niveau d'intensité sonore :
Description de la formule : TI = niveau d’intensité, I = intensité d’un son, I_o = seuil d'audition humaine = 10^{- 12} W / m²
D’après la formule ci-dessus, on peut conclure que le niveau d’intensité d’un son correspond à la valeur logarithmique du rapport entre l’intensité de ce son et le seuil d’audition humain.
La bonne réponse est D.

2. L'intensité d'un son est de 6 x 10^-6 W / cm²Si le niveau d'intensité est ensuite augmenté de 10 dB, alors l'intensité devient…

1. 6 x 10^-5 W / cm²
2. 6 x 10^-7 W / cm²
3. 3 x 10^-6 W / cm²
4. 12 x 10^-6 W / cm²

Discussion
Il est connu que :
Intensité (I) = 6 x 10^-6 W / cm²
Intensité seuil (I_o) = 10^{- 12} W / m² = 10^{- 12} W/10⁴ cm² = 10^{- 16} W / cm²
Demandé: Si TI augmente de 10 dB, alors I devient…
Répondre :
Augmentation de l'intensité sonore de 10 W/m² = 10^-3 W / cm² équivalent à une augmentation du niveau d'intensité sonore de 10 dB.² W / m² = 10^-2 W / cm² équivalent à une augmentation du niveau d'intensité sonore de 20 dB. Et ainsi de suite.

Si le niveau d'intensité est ensuite augmenté de 10 dB, alors l'intensité augmente de 10^-3 W / cm²L'intensité devient donc (6 x 10^-6 W / cm²) + (10^-4 W / cm²) = (6 x 10^-6 W / cm²) + (100 × 10^-6 W / cm²) = 100 × 10^-6 W / cm².
Il n'y a pas de bonne réponse.

Résonance des ondes sonores

3. Regardez l'image suivante !
Après que le diapason A a été mis en vibration par la batte, le diapason B vibre également. Ce phénomène se produit parce que…

1. Le diapason A a la même amplitude que le diapason B.
2. Les deux diapasons utilisent la même boîte de résonance.
3. Le diapason B a la même fréquence que le diapason A.
4. La couleur du son produit par les deux diapasons est identique.

Discussion
Après avoir été mis en vibration par la baguette, le diapason A fait vibrer l'air environnant à la même fréquence. Cet air fait alors vibrer le diapason B. Le diapason B vibre lui aussi à sa fréquence propre, mais son amplitude est si faible qu'elle est imperceptible à l'œil nu. Comme sa fréquence propre est identique à celle de l'air et à celle du diapason A, les molécules d'air amplifient l'amplitude de vibration du diapason B. C'est cette amplitude de vibration qui rend le diapason B perceptible à l'œil nu.
La bonne réponse est C.

4. Un tube de résonance produit un bourdonnement intense une première fois lorsque la longueur de la colonne d'air est de 17 cm et un second bourdonnement intense lorsque la longueur de la colonne d'air est de 51 cm. Si la fréquence du diapason utilisé est de 500 Hz, la vitesse de propagation de l'air dans le tube est de…

1. 138 m/s
2. 230 m/s
3. 340 m/s
4. 461 m/s

Discussion
La forme du tube de résonance est telle qu'une extrémité est ouverte et l'autre extrémité est fermée de sorte que la distance entre les points du sommet et de l'antinœud respectivement = longueur minimale du tube = ¼ λ = λ/4.
Formule pour la longueur d'un cylindre :
La distance entre les points nodaux et les ventres dans les tubes de résonance ouverts et fermés est satisfaite lorsque n est un nombre impair.   
 
Longueur d'onde pour n₁ = 1 et L = 0,17 mètre :
Longueur d'onde pour n₂ = 3 et L = 0,51 mètre :
La bonne réponse est C.

Vitesse des ondes sonores

5. Pour mesurer la profondeur de l'océan, un navire émet des ultrasons vers le fond marin. Les ondes réfléchies sont captées par un détecteur à bord 12 secondes plus tard. Si la vitesse des ultrasons dans l'eau est de 1 200 m/s, on peut en déduire que la profondeur de l'océan est de…

1. 7,2 km
2. 14,4 km
3. 21,6 km
4. 28,8 km

Discussion
Il est connu que :
L'onde réfléchie est reçue par le détecteur à bord du navire en 12 secondes. Le temps de trajet aller-retour est donc de 12 secondes.
Intervalle de temps (t) = 12 secondes / 2 = 6 secondes
La vitesse des ondes ultrasonores dans l'eau (v) = 1200 m/s
Demandé: Profondeur de la mer (s)
Répondre :
Profondeur de la mer (s) :
s = vt
s = (1200 mètres/seconde)(6 secondes) = 7200 mètres = 7,2 kilomètres
La bonne réponse est A.

6. Le tonnerre gronde 8 secondes après l'éclair. Si la vitesse de la lumière est de 3 x 10⁸ m/s, alors…⁸ Sachant que la vitesse du son dans l'air est de 340 m/s et que la vitesse de la foudre est de 340 m/s, on peut estimer que la distance entre la source de la foudre et l'auditeur est la même que…

1. 1,82 km
2. 2,72 km
3. 4,25 km
4. 7,24 km

Discussion
Il est connu que :
Intervalle de temps (t) du mouvement sonore = 8 secondes
Vitesse de la lumière (v lumière) = 3 x 10⁸ mètres/seconde
Vitesse du son dans l'air (v son) = 340 mètres/seconde
Demandé: Distance entre la source de la foudre et l'auditeur
Répondre :
La vitesse de la lumière est si grande que l'apparition et la formation de la foudre peuvent être considérées comme simultanées.
Distance entre la source de la foudre et l'auditeur :
s = vt = (340 mètres/seconde)(8 secondes) = 2720 mètres = 2,72 km
La bonne réponse est B.

7. À un endroit donné, un observateur entend le tonnerre 16,2 secondes après l'apparition de l'éclair. Si la vitesse de la lumière dans l'air est de 3 x 10⁻¹⁰ m/s, quel est le rapport entre le temps nécessaire pour que la lumière se propage dans l'air et le temps nécessaire pour que la lumière se propage dans l'air pendant 16,2 secondes après l'éclair ?⁸ m/s et la vitesse du son dans l'air à ce moment-là était de 343 m/s, alors la distance entre le lieu de l'éclair et l'observateur qui s'approche peut être estimée à….

1. 5,5 km
2. 12,5 km
3. 25 km
4. 55 km

Discussion
Il est connu que :
Intervalle de temps (t) du mouvement sonore = 16,2 secondes
Vitesse de la lumière (v lumière) = 3 x 10⁸ mètres/seconde
Vitesse du son dans l'air (v son) = 343 mètres/seconde
Demandé: Distance entre le lieu de l'éclair et l'observateur
Répondre :
La vitesse de la lumière est si grande que l'apparition et la formation de la foudre peuvent être considérées comme simultanées.
Distance entre la source de la foudre et l'auditeur :
s = vt = (343 mètres/seconde)(16,2 secondes) = 5556,6 mètres = 5,5 km
La bonne réponse est A.

Fréquence des ondes sonores

8. La note Do produite par une corde de guitare et la note Do produite par un piano ont des similitudes en ce que…

1. fréquence sonore
2. couleur sonore
3. amplitude sonore
4. intensité sonore

Discussion
La note do d'une corde de guitare et la note do d'un piano présentent des similitudes en termes de fréquence sonore ou de hauteur.
La bonne réponse est A.

Propagation des ondes sonores

9. Le jour, l'air près du sol est plus chaud que l'air plus haut. La nuit, c'est l'inverse : l'air près du sol est plus froid que l'air plus haut. Par conséquent…

1. Durant la journée, le son se propage davantage vers le haut qu'horizontalement.
2. La nuit, le son se propage davantage vers le haut que vers l'horizontale.
3. De jour comme de nuit, le son se propage dans toutes les directions.
4. De jour comme de nuit, le son se propage davantage horizontalement que verticalement.

Discussion
Durant la journée, l'air proche du sol est plus chaud que l'air en altitude. Autrement dit, l'air chaud étant moins dense, il s'élève plus facilement. C'est pourquoi, durant la journée, l'air s'élève davantage. Le son se propage dans l'air et dans toutes les directions. Cependant, comme l'air s'élève davantage durant la journée, le son se propage également davantage vers le haut.

À l'inverse, la nuit, l'air monte moins, donc le son se propage moins vers le haut. C'est pourquoi on entend les sons lointains la nuit, alors qu'ils sont difficiles à percevoir le jour.
La bonne réponse est A.