Comprendre la physique –maria-

Physique :1 Série d’exercices : 2Bac-Biof

Les ondes mécaniques progressives
Exercice1 :

La figure ci-dessous représente la propagation d’une onde le long d’une

corde. Elle représente l’aspect de la corde à l’instant t = 40ms. Sachant
que la déformtion commence à partir d’une source à l’instant t0 = 0
A l'instant t = 0 la source S commence à vibrer.
Corde
1. Quelle est la direction et le sens du déplacement de la source S à
t=0?
2. Quelle est la direction et le sens du déplacement des points P, Q
Règle et M à l'instant 𝒕𝟏 ?
3. Calculer la vitesse de l'onde.
1. Définir une onde mécanique progressive. 4. Représenter l'aspect de la corde à l'instant 𝒕𝟐 = 5×𝟏𝟎−𝟐 s
2. Quelle est le type de l’onde ? quelle est sa dimension ? 5. Déterminer la longueur de la perturbation .
3. Déterminer à l’instant t les points qui se dirigeront vers le bas 6. En déduire la durée du mouvement des points P,Q et M.
ainsi que ceux se dirigeront vers le haut.
4. Calculer V la célérité de la propagation de l’onde le long de la Exercice 3:
corde.
La figure ci-dessous représente la propagation d’une onde le long d’une
5. A quel instant s’arrete le point M ( position du début de la
corde élastique (AB), sa longueur AB=10m à deux instants 𝒕𝟏 = 0, 1s et
propagation ).
𝒕𝟐 = 0, 2s.
6. Représenter graphiquement l’aspect de la corde à l’instant t’ =
10ms.
7. Déterminer parmi les propositions suivantes la/les relation(s)
entre l’élongation du point M et celle de la source S
( )
𝒚𝒔 𝒕 = 𝒚𝑴 (𝒕 + 𝟎. 𝟎𝟒) 𝒚𝒔 (𝒕) = 𝒚𝑴 (𝒕 − 𝟎. 𝟎𝟒)
𝒚𝑴 (𝒕) = 𝒚𝒔 (𝒕 + 𝟎. 𝟎𝟒) 𝒚𝑴 (𝒕) = 𝒚𝑺 (𝒕 − 𝟎. 𝟎𝟒)
1. Est ce que la perturebation conserve sa forme lors de la
propagation ?
2. Cette onde est-elle longitudinale ou transversale ?Justifier.
Exercice 2 : 3. Calculer V la célérité de la propagation de l’onde le long de la
corde.
La figure ci-dessous représente à l'instant 𝒕𝟏 = 4×𝟏𝟎−𝟐 s une onde qui 4. Déterminer la durée ∆t de la perturbation d’un point de la corde
se propage sur une corde. 5. Dessiner l’aspect de la corde à l’instant 𝒕𝟐 =0.15s.
Exercice4 : Exercice6 :
Une perturbation se propage, à partir de la source S,le long d’une On crée une déformation à l’une des extrémités d’une corde
corde élastique avec une célérité V = 10m 𝒔−𝟏. horizontale et on enregistre en même temps, à l’aide d’un caméscope
Le schéma ci-dessous représente la variation de l’élongation de la numérique réglé sur une fréquence de 25 image par seconde.
source en fonction du temps.
On utilise une règle graduée blanche de longueur 1m pour régler
On considère un point M de la corde l’échelle de mesure. On choisit les images N°4 et N°8 qui sont
situé à 4m de la source. représentées sur la figure.
1. Déterminer la durée de la
perturbation.
2. Calculer le retard du point M
par rapport au point S.
3. Représenter la variation de
l’élongation du point M en
fonction du temps.

Exercice5 :
𝑭
La relation V= √ donne le vitesse de propagation d’un signal
𝝁

transversal le long d’une corde tendue ,dont F est la tension de la corde

et μ sa masse linéique.
1. Calculer la vitesse de propagation d’un signal le long d’une 1. Calculer la durée séparant les instants de prise des images N°4
corde de longueur L=8m et de masse m=100g si sa tension est et N°8.
F=5N 2. Calculer la distance parcourue par l’onde entre ces deux
2. Quelle est la durée que met le signal pour parcourir la corde instants.
toute entiére 3. Calculer la vitesse de propagation de l’onde le long de la corde.
4. Déduire la tension de la corde F .on donne la masse linéique du
3. On attache une masse corde µ=26.𝟏𝟎−𝟑𝒌𝒈. 𝒎−𝟏
marquée M,à l’extremité de
la la corde, la vitesse de
propagation de l’onde le
long de la corde est 10m/s
calculer la masse M . (g=10N/kg)
Exercice7 : Exercice 8 :
Pour mesurer la propagation des ondes sonores dans l’air on réalise le
montage expérimental représentant ci-dessous, la distance entre les Un sonar (Sound Navigation and Ranging) est un appareil utilisant les
deux microphones R1 et R2 est d=1,70m. propriétés de la propagation des ondes
La courbe ci-dessous représente la variation de la tension aux bornes de ultrasonores dans l'eau pour détecter les
chaque microphone. objets sous l’eau, à l’aide d’un appareil
Donnée : d’acquisition on obtient deux signaux
La sensibilité horizontale : 1ms/div ; température d’air 25°C ; célérité (figure 1) :
de la propagation du son dans l’eau Veau = 1500 m.s-1 - un signal transmis par un Emetteur E
- un signal reçu par un Récepteur R

1. Déterminer parmi les signaux (1) et

(2) qui correspond le signal
transmis et reçu.
2. Déterminer la durée entre le signal
transmis et reçu.
3. On suppose que les ondes ultrasonores suivent un trajet
vertical. Calculer d la Profondeur de l'eau où se trouve le navire.
1. Est que le son est une onde longitudinale ou transversale. On donne la vitesse des ondes ultrasonores V=1,5. 𝟏𝟎𝟑 𝒎. 𝒔−𝟏
2. Déterminer la valeur du retard temporel τ entre les
microphones R1 et R2. Exercice 9 :
3. Déduire la valeur Vair célérité de la propagation des ondes Une chauve - souris vole , en ligne droite , vers un obstacle ( un mur )
sonores dans l’air. avec une vitesse moyenne de 𝑽𝒄𝒉 = 5 m.s-1.
4. Comparer Vair et Veau. Que peut-t-on déduire Elle émet un bref signal ultrasonore
5. Déterminer la valeur du retard temporel τ’ quand on déplace le quand elle se trouve à en environ
microphone R2 vers la droite à partir de sa position initiale de d = 2 m de cet obstacle .
L= 51cm. 1. Au bout de combien de temps Δtc
atteindrait-elle le mur ?
2. À quelle distance x de l’obstacle se trouve –t-elle lors de sa
réception du signal retour ?
On donne : célérité des ondes ultrasonores : c= 340 m .s-1
Exercice 10 : Sujet de 2018 session normale science physique. 1. Les ondes ultrasonores, sont-elles longitudinales ou transversales ?
Détermination de la célérité d’une onde ultrasonore dans un liquide : justifier.
Les ondes mécaniques se propagent seulement dans un milieu matériel, 2. En exploitant la figure 2, déterminer la valeur du retard temporel
et leur célérité (vitesse de propagation) croit avec la densité du milieu t entre les deux ondes reçues.
où elles se propagent. 3. Montrer que l’expression de 𝝉 s’écrit sous la forme:
𝟏 𝟏
Pour déterminer la valeur approximative de la célérité Vp d’une onde 𝝉 = 𝑳. ( − )
𝑽𝒂𝒊𝒓 𝑽𝒑
ultrasonore dans le pétrole liquide, on réalise l’expérience suivante:
4. Trouver la valeur approchée de la célérité Vp
Dans une cuve contenant du pétrole, on fixe à l’une de ses extrémités
deux émetteurs E1 et E2 qui sont reliés à un générateur GBF. A
l’instant t0 = 0, les deux émetteurs émettent chacun une onde
ultrasonore, une se propage dans l’air et l’autre dans le pétrole. A
l’autre extrémité de la cuve, on place deux récepteurs R1 et R2, l’un
dans l’air et l’autre dans le pétrole. Les récepteurs sont à une
distance L des émetteurs. (voir figure 1)
On visualise sur l’écran d’un oscilloscope les deux signaux reçus par R1
et R2. (voir figure 2)

Données :
les deux ondes parcourent la même distance L =1,84m ;
la célérité des ultrasons dans l’air :Vair= 340 m/s
la sensibilité horizontale de l’oscilloscope: 2 ms /div .