Ondes mécaniques : célérité et retard | Physique-Chimie | Première spécialité
Dernière mise à jour : 16 juin 2026
Au cours d'un orage, un observateur voit l'éclair puis entend le tonnerre \(\Delta t=7{,}0\) s plus tard.
1. Une onde sonore transporte-t-elle de la matière ? Justifie. (2 pts)
2. Pourquoi peut-on considérer que l'éclair est vu instantanément ? (2 pts)
3. Calcule la distance \(d\) de l'orage. (3 pts)
4. Une « règle » dit : « 3 s = 1 km ». Est-elle cohérente ? (1 pt)
1. Non : l'onde sonore transporte de l'énergie, l'air vibre sur place sans être déplacé globalement. (2 pts)
2. La lumière se propage à \(3{,}0\times10^8\) m/s : pour quelques km, le temps de trajet est négligeable. (2 pts)
3. \(d=v\times\Delta t=340\times7{,}0=2380\) m \(\approx 2{,}4\) km. (3 pts)
4. \(340\times3=1020\) m \(\approx 1\) km : oui, la règle est cohérente. (1 pt)
Une sonde d'échographie envoie des ultrasons dans les tissus (\(v=1500\) m/s) et reçoit l'écho réfléchi par un organe. L'écho revient \(\Delta t=1{,}2\times10^{-4}\) s après l'émission. La sonde émet à la fréquence \(f=3{,}0\) MHz.
1. Calcule la distance totale parcourue par l'onde. (2 pts)
2. À quelle profondeur se trouve l'organe ? (2 pts)
3. Calcule la longueur d'onde \(\lambda\) des ultrasons. (3 pts)
1. \(d_{total}=v\times\Delta t=1500\times1{,}2\times10^{-4}=0{,}18\) m \(=18\) cm. (2 pts)
2. Aller-retour : \(h=\dfrac{0{,}18}{2}=0{,}090\) m \(=9{,}0\) cm. (2 pts)
3. \(\lambda=\dfrac{v}{f}=\dfrac{1500}{3{,}0\times10^{6}}=5{,}0\times10^{-4}\) m \(=0{,}50\) mm. (3 pts)
On crée une perturbation périodique à la surface d'un bassin. Les vagues ont une longueur d'onde \(\lambda=0{,}60\) m et se propagent à la célérité \(v=1{,}5\) m/s. Un flotteur F est placé à \(d=3{,}0\) m du point d'émission.
1. Calcule la période \(T\) de l'onde. (2 pts)
2. Calcule la fréquence \(f\). (1 pt)
3. Calcule le retard \(\tau\) du flotteur F. (2 pts)
1. \(\lambda=v\,T\Rightarrow T=\dfrac{\lambda}{v}=\dfrac{0{,}60}{1{,}5}=0{,}40\) s. (2 pts)
2. \(f=\dfrac{1}{T}=\dfrac{1}{0{,}40}=2{,}5\) Hz. (1 pt)
3. \(\tau=\dfrac{d}{v}=\dfrac{3{,}0}{1{,}5}=2{,}0\) s. (2 pts)