65[ mustapha erreghyouy ]

الرغيوي مصطفى
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Exercices Corrigés : les Ondes mécaniques 2 BAC BIOF

Sommaire des Exercices Résolus ( Ondes mécaniques 2 BAC BIOF ) 

  • Exercice 1 :  propagation d’une onde mécanique le long d’une corde.
  • Exercice 2 : Dispersion d'une onde mécanique sur la surface d'eau.
  • Exercice 3: Propagation d’une onde mécanique progressive sinusoïdale dans une corde.
  • Exercice 4 : Propagation d'une onde à la surface de l'eau et Détermination expérimentale de la vitesse de propagation du son.
  • Exercice 5 : Onde mécanique à la surface libre de l'eau.

  • Exercice 6 : Les ondes ultrasonores et l'échographie.

Voir la solution des exercices

Lien vers la version arabe des exercices

Exercice 1 : corrigé

On considère une corde élastique suffisamment longue. À un instant choisi comme origine des dates t0=0(s), on excite l’extrémité S de la corde et on obtient ainsi une perturbation se propageant de gauche à droite d’une célérité notée c. (La figure)

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Q1- S’agit-il d’une onde transversale ou longitudinale ? justifier la réponse.

Q2- L’image de la figure est prise à la date t1=100ms, vérifier que la célérité de propagation a pour valeur c = 6m/s.

Q3 – Représenter sur la figure le point B représentant le front d’onde, préciser la durée et la longueur de perturbation.

Q4 – Calculer le retard temporel τ entre la source S et le point A de la corde.

Exercice 2 : Dispersion d'une onde mécanique sur la surface d'eau.

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  1. Déterminer la longueur d’onde pour chaque cas de fréquence.
  2. Trouver la vitesse de propagation d’onde dans les deux cas. Est-ce-que la surface de l’eau est un milieu dispersif ?

Exercice 3 : corrigé

La figure ci-contre représente l’aspect d’une corde vibrante, siège de propagation d’une onde mécanique progressive sinusoïdale, on note mu la fréquence et T la période d’onde. On néglige les phénomènes d’amortissement et de réflexion des ondes dans le milieu de propagation. L’onde est produite à l’aide d’un vibreur de fréquence N =100Hz, on considère le début de fonctionnement comme origine des dates.

2020-10i16032929671763272032.png

Q1- à l’aide de la figure, calculer λ la longueur d’onde ainsi que la célérité c de propagation d’onde dans la corde.

Q2- Calculer t1 la date de prise de la photo représentant l’aspect de la corde (La figure).

L’élongation d’un point M de la corde est donnée par la forme : 2020-10i16032928631667933985.png

A : L’amplitude d’onde transversale.

Q3- Que représente 2020-10i16032928781035972135.png ?Montrer que 2020-10i1603387848558821891.png.

Q4- Représenter graphiquement l’élongation de la source ys(t) pour t <20 ms.

Q5- Un point M de la corde répète le même mouvement que la source après un retard temporel τ, préciser la bonne réponse parmi les propositions suivantes :

a :  yM(t)= yS(t)    b :  yM(t)= yS(t+τ)   c :  yM(t)= yS(t-τ)

Q6- Soit dM=n.λ ( n un nombre entier) la distance qui sépare le point M de la source S, Montrer que dans cette condition  on a: yM(t)= yS(t). que signifier ce résultat physiquement?

Q7- Préciser la condition sur la distance dN pour avoir yN(t)= - yS(t). Donner la signification physique.

Q8Application : donner le nombre de points qui vibrent en phase avec la source S, sachant que la longueur de la corde est L=2m.

Exercice 4 : corrigé

1. Propagation d'une onde à la surface de l'eau.

On produit à l'aide d'une plaque (P) d'un vibreur, à la surface libre de l'eau d'une cuve à ondes, les ondes progressives périodiques de fréquence N=10Hz . les onde se propagent sans amortissement ni réflexion. La figure (1) donne l'aspect de la surface de l'eau à un instant donné.

Donnée : d=6cm.

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1.1 Déterminer la valeur de la longueur d'onde λ.

1.2 Déduire la valeur de la vitesse de propagation v à la surface de l'eau.

1.3 On considère deux points M et P de la surface de l'eau, tel que MP=7cm (figure 1). Calculer le retard temporel τ de la vibration du point P par rapport à M.

2- Détermination expérimentale de la vitesse de propagation du son.

Pour déterminer la vitesse de propagation d'une onde sonore dans la salle de TP, l'enseignant a préparé le montage expérimental de la figure (2) qui comporte : deux microphones M1 et M2 séparés par une distance d ; un oscilloscope; un haut-parleur; un GBF réglé à une fréquence N. La figure (3) donne les oscillogrammes observés pour une distance d1=21cm.

La sensibilité horizontale est Sh=1.0.10-4 s.div-1.

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2.1. Déterminer la valeur de la période T de l'onde sonore.

2.2. on déplace horizontalement le microphone M2 progressivement par rapport à M1 jusqu'à ce que les deux courbes soient à nouveau en phase . La distance entre les deux microphones est alors d2=41,5cm.

a. Déterminer la valeur de la longueur d'onde λ de l'onde sonore.

b. Calculer la valeur de la vitesse de propagation v du son dans l'aire.

 Exercices 5 : corrigé

La pointe S d'un vibreur crée une onde progressive sinusoïdale de fréquence N à la surface libre de l'eau d'une cuve à ondes. L'onde, ainsi créée, se propage sans amortissement ni réflexion avec une célérité v=0,25m/s. La figure ci-contre reproduit l'aspect de la surface de l'eau à un instant t1.

Les lignes circulaires représentent les crêtes.

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  1.  En exploitant la figure ci-contre, déterminer la longueur d'onde λ.
  2.  Trouver la fréquence N de l'onde.
  3.  On considère un point M de la surface de l'eau situé à une distance d=5cm de la surface S. Calculer le retard temporel τ du mouvement de M par rapport à celui de la source S. 

 Exercice 6:

Les ultrasons au service de la médecine.

L'échographie est une technique d'image médicale utilisant les ondes ultrasonores.

Cet exercices se propose de déterminer l'épaisseur du fœtus d'une femme enceinte grâce à l'échographie.

Une sonde d'un appareil d'échographie, posée sur le ventre d'une femme enceinte, envoie, à un instant de date t=0s, des ondes ultrasonores vers le fœtus (figure 1).L'onde ultrasonore se propage dans le corps de la femme enceinte avec une célérité v, puis s'y réfléchit chaque fois qu'elle change de milieu de propagation. Les signaux réfléchis sont détectés par la sonde.

Donnée : on considère que la célérité des sondes ultrasonores dans le corps humain est : v=1540m/s.

1- choisir, parmi les proposition suivantes, l'affirmation juste : 

1-1. Une onde ultrasonore peut se propager :

A. dans le milieu matériel.        B. dans le vide.    C. dans un milieu matériel et dans le vide.

1.2. Dans un milieu non dispersif :

A. la célérité de l'onde dépend de sa fréquence.

B. la célérité de l'onde ne dépend pas de sa fréquence.

C. la longueur d'onde d'une onde dépend de sa fréquence.

2- L'oscillogramme de la figure 2 représente les deux signaux réfléchis captés par la sonde.

On note t1 et t2 les dates auxquelles la sonde reçoit respectivement le premier et le second signal.

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2.1. Expliquer pourquoi la date t2 est supérieure à la date t1.

2.2. Exprimer la distance d1 en fonction de t1 et v.

2.3. Déterminer l'épaisseur d2 du fœtus.

Voir la correction des exercices : Ondes Mécaniques 2BAC BIOF programme Marocain

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