3e prépa-métiers | Physique-Chimie | Signaux
Dernière mise à jour : 21 octobre 2026
Dans chaque cas, le son peut-il arriver jusqu'à l'oreille ? Écris oui ou non. Le premier est fait pour toi.
| Situation | Ce qu'il y a entre les deux | Le son passe ? |
|---|---|---|
| Exemple : ton ami t'appelle dans la rue. | de l'air | oui |
| 1. À la piscine, tu entends un plongeur taper sur une échelle sous l'eau. | ||
| 2. Tu entends le voisin qui perce son mur. | ||
| 3. Deux astronautes se parlent sans radio, dehors, sur la Lune. | ||
| 4. Tu poses l'oreille sur la table : tu entends un camarade gratter le bois à l'autre bout. | ||
| 5. Le Soleil fait des explosions énormes. On les entend depuis la Terre. |
1. De l'eau (un liquide) : oui.
2. Un mur (un solide) et de l'air : oui.
3. Le vide : la Lune n'a pas d'air. Non. C'est pour cela qu'ils utilisent la radio.
4. Du bois (un solide) : oui.
5. Entre le Soleil et la Terre, c'est le vide : non. On voit la lumière du Soleil, mais on n'entend aucun son.
6. Le son ne se propage pas dans le vide.
Pour chaque son, écris l'objet qui vibre. Le premier est fait pour toi.
| Son | Objet qui vibre |
|---|---|
| Exemple : un guitariste joue une note. | la corde de la guitare |
| 1. Une enceinte joue de la musique. | |
| 2. Tu chantes. | |
| 3. Le batteur frappe la caisse claire. | |
| 4. Tu fais vibrer une règle au bord de la table. |
1. La membrane de l'enceinte.
2. Les cordes vocales.
3. La peau (la membrane) de la caisse claire.
4. La règle.
5. L'air.
6. Faux. L'air ne voyage pas : il pousse l'air suivant. C'est la vibration qui avance jusqu'à l'oreille.
Pendant plusieurs orages, des élèves comptent les secondes entre l'éclair et le tonnerre. Calcule la distance de chaque orage. La première ligne est faite pour toi.
| Élève | Durée t (s) | Calcul d = 340 × t | Distance d (m) |
|---|---|---|---|
| Exemple : Inès | 3 | 340 × 3 | 1 020 m |
| 1. Yanis | 4 | ||
| 2. Sarah | 5 | ||
| 3. Malik | 8 | ||
| 4. Lina | 10 | ||
| 5. Adam | 15 |
1. d = 340 × 4 = 1 360 m.
2. d = 340 × 5 = 1 700 m.
3. d = 340 × 8 = 2 720 m.
4. d = 340 × 10 = 3 400 m.
5. d = 340 × 15 = 5 100 m.
6. L'orage d'Inès (1 020 m) : c'est la durée la plus courte, donc la distance la plus petite.
7. 15 / 3 = 5 km. C'est presque le résultat du calcul : 5 100 m, environ 5 km.
Le son voyage dans l'air. Calcule la durée qu'il met pour arriver. La première ligne est faite pour toi.
| Situation | Distance d (m) | Calcul t = d / 340 | Durée t (s) |
|---|---|---|---|
| Exemple : un feu d'artifice | 680 | 680 / 340 | 2 s |
| 1. Le klaxon d'un camion | 340 | ||
| 2. La cloche de l'église | 1 360 | ||
| 3. Le sifflet de l'arbitre | 85 | ||
| 4. Une sirène de pompiers | 1 700 |
1. t = 340 / 340 = 1 s.
2. t = 1 360 / 340 = 4 s.
3. t = 85 / 340 = 0,25 s.
4. t = 1 700 / 340 = 5 s.
5. Plus la distance est grande, plus la durée est longue.
Le sonar d'un bateau envoie un son vers le fond de la mer. Il mesure la durée de l'aller et du retour (l'écho). Calcule la profondeur. La première ligne est faite pour toi.
| Durée de l'écho t (s) | Aller + retour d = 1 500 × t (m) | Profondeur = d / 2 (m) |
|---|---|---|
| Exemple : 0,2 | 1 500 × 0,2 = 300 | 300 / 2 = 150 |
| 1. 0,1 | ||
| 2. 0,6 | ||
| 3. 0,08 | ||
| 4. 1 |
1. d = 1 500 × 0,1 = 150 m ; profondeur = 150 / 2 = 75 m.
2. d = 1 500 × 0,6 = 900 m ; profondeur = 900 / 2 = 450 m.
3. d = 1 500 × 0,08 = 120 m ; profondeur = 120 / 2 = 60 m.
4. d = 1 500 × 1 = 1 500 m ; profondeur = 1 500 / 2 = 750 m.
5. Le son descend puis remonte : il parcourt deux fois la profondeur.
Une guitare a 6 cordes. Voici la fréquence du son de trois cordes jouées à vide (valeurs arrondies).
| Corde | Nombre de vibrations en 1 seconde |
|---|---|
| corde n° 6 (la plus grosse) | 82 |
| corde n° 3 | 196 |
| corde n° 1 (la plus fine) | 330 |
1. 196 Hz (196 vibrations en 1 seconde).
2. La corde n° 1 : 330 Hz est la plus grande fréquence.
3. La corde n° 6 : 82 Hz est la plus petite fréquence.
4. Corde n° 6 (82 Hz) → corde n° 3 (196 Hz) → corde n° 1 (330 Hz).
Convertis chaque fréquence. La première ligne est faite pour toi.
| Fréquence | Calcul | Résultat |
|---|---|---|
| Exemple : 2 kHz | 2 × 1 000 | 2 000 Hz |
| 1. 3 kHz | … Hz | |
| 2. 12 kHz | … Hz | |
| 3. 0,5 kHz | … Hz | |
| 4. 4 000 Hz | … kHz | |
| 5. 20 000 Hz | … kHz |
1. 3 × 1 000 = 3 000 Hz.
2. 12 × 1 000 = 12 000 Hz.
3. 0,5 × 1 000 = 500 Hz.
4. 4 000 / 1 000 = 4 kHz.
5. 20 000 / 1 000 = 20 kHz.
6. Même unité : 0,5 kHz = 500 Hz. 500 Hz > 440 Hz : le son A est le plus aigu.
Pour chaque son, écris infrason, son audible ou ultrason. Le premier est fait pour toi.
| Son | Fréquence | Domaine |
|---|---|---|
| Exemple : la note la du diapason | 440 Hz | son audible |
| 1. Un tremblement de terre | 5 Hz | |
| 2. Le moteur d'un camion | 100 Hz | |
| 3. Le radar de recul d'une voiture | 40 kHz | |
| 4. Un sifflement très aigu | 18 000 Hz | |
| 5. Un appel d'éléphant | 16 Hz | |
| 6. Une alarme | 3 kHz |
1. 5 Hz < 20 Hz : infrason.
2. 100 Hz est entre 20 et 20 000 Hz : son audible.
3. 40 kHz = 40 000 Hz > 20 000 Hz : ultrason.
4. 18 000 Hz est entre 20 et 20 000 Hz : son audible (un adulte ne l'entend souvent plus).
5. 16 Hz < 20 Hz : infrason.
6. 3 kHz = 3 000 Hz : son audible.
7. Le tremblement de terre (1), le radar de recul (3) et l'appel d'éléphant (5).
Voici des niveaux sonores habituels, à quelques mètres de la source (repères : ministère chargé de la Santé et INRS). Pour chacun, écris pas de danger, dangereux ou douleur. Le premier est fait pour toi.
| Source | Niveau sonore | Résultat |
|---|---|---|
| Exemple : une chambre calme | 30 dB | pas de danger |
| 1. Une conversation | 60 dB | |
| 2. Une tondeuse | 90 dB | |
| 3. Un marteau-piqueur | 100 dB | |
| 4. Un avion qui décolle, tout près | 130 dB | |
| 5. Un concert, près des enceintes | 105 dB |
1. 60 dB < 85 dB : pas de danger.
2. 90 dB > 85 dB : dangereux.
3. 100 dB > 85 dB : dangereux.
4. 130 dB > 120 dB : douleur (et bien sûr dangereux).
5. 105 dB > 85 dB : dangereux.
6. Avec un sonomètre.
Écris V (vrai) ou F (faux) pour chaque phrase.
| Phrase | V ou F ? |
|---|---|
| 1. Si je n'ai pas mal aux oreilles, il n'y a pas de danger. | |
| 2. Les bouchons d'oreille diminuent le niveau sonore qui arrive dans l'oreille. | |
| 3. Plus je m'éloigne d'une enceinte, plus le niveau sonore baisse. | |
| 4. Une surdité due au bruit se soigne toujours. | |
| 5. Des sifflements dans les oreilles après un concert sont un signal d'alerte. | |
| 6. Le panneau bleu rond avec un casque signale une obligation : porter des protections auditives. |
1. F. 2. V. 3. V. 4. F. 5. V. 6. V.
7. Phrase 1 : « Même sans avoir mal, l'oreille s'abîme dès 85 dB. » Phrase 4 : « Une surdité due au bruit est définitive : les cellules de l'oreille ne repoussent pas. »
Sur un chantier, des ouvriers travaillent sur un échafaudage. Le chef de chantier voit un éclair. Il compte 12 secondes avant d'entendre le tonnerre.
1. La lumière arrive presque tout de suite. Le son va beaucoup moins vite (340 m/s) : il arrive après.
2. Dans l'air : v = 340 m/s.
3. d = v × t = 340 × 12 = 4 080 m.
4. 4 080 m = 4,08 km, soit environ 4 km. (Astuce : 12 / 3 = 4 km.)
5. 3 s < 12 s : le tonnerre arrive plus vite, l'orage s'approche (340 × 3 = 1 020 m, environ 1 km). Les ouvriers descendent de l'échafaudage et s'abritent dans un bâtiment ou un véhicule, jamais sous un arbre.
Le sonar d'un bateau de pêche envoie des sons de fréquence 50 kHz vers le bas. Il reçoit deux échos : un sur un banc de poissons, un sur le fond.
| Écho | Durée aller + retour |
|---|---|
| sur le banc de poissons | 0,04 s |
| sur le fond | 0,16 s |
1. 50 kHz = 50 × 1 000 = 50 000 Hz. C'est plus que 20 000 Hz : un ultrason. Les pêcheurs ne l'entendent pas.
2. Le son voyage dans l'eau : v = 1 500 m/s (pas 340 m/s).
3. Aller + retour : d = 1 500 × 0,04 = 60 m. Profondeur = 60 / 2 = 30 m.
4. Aller + retour : d = 1 500 × 0,16 = 240 m. Profondeur = 240 / 2 = 120 m.
Sur un chantier de voirie, Karim casse le béton avec un marteau-piqueur. Le niveau sonore près de l'outil est d'environ 100 dB. Au travail, au-dessus de 85 dB, le port de protections auditives est obligatoire (INRS).
Voici le tableau du cours (INRS) : pour garder le même risque, chaque fois qu'on ajoute 3 dB, on divise la durée par 2.
| Niveau sonore | 80 dB | 83 dB | 86 dB | 89 dB | 92 dB | 95 dB |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Même risque pour une durée de | 8 h | 4 h | 2 h | 1 h | 30 min | 15 min |
1. Oui : 100 dB > 85 dB. Les protections sont obligatoires.
2. Un casque antibruit ou des bouchons d'oreille.
3. Plus courte : plus le niveau monte, plus la durée diminue. À 98 dB, ce serait déjà environ 7 minutes et demie.
4. L'oreille s'abîme dès 85 dB, sans douleur. La perte d'audition est définitive. Il doit garder son casque tant que l'outil tourne.
5. Plus petit : quand on s'éloigne de la source, le niveau sonore baisse.
Dans l'atelier de menuiserie du lycée, le professeur a mesuré le niveau sonore près de chaque machine avec un sonomètre. Selon l'INRS, beaucoup de machines à bois dépassent 90 dB.
| Poste | Niveau sonore mesuré |
|---|---|
| établi (travail à la main) | 70 dB |
| perceuse à colonne | 83 dB |
| ponceuse | 89 dB |
| scie circulaire | 95 dB |
Utilise le tableau des durées de l'exercice 13.
1. On compare avec 85 dB : la ponceuse (89 dB) et la scie circulaire (95 dB). L'établi (70 dB) et la perceuse (83 dB) sont en dessous de 85 dB.
2. Dans le tableau, 89 dB correspond à 1 heure.
3. 95 dB correspond à 15 minutes. Le menuisier porte donc ses protections tout le temps où la scie tourne.
4. Par exemple : s'éloigner des machines quand on ne s'en sert pas ; faire des pauses dans un endroit calme ; ne pas laisser tourner une machine pour rien. (Deux gestes suffisent.)
Lina va à un concert en plein air. Elle est à 85 m de la scène. La grosse caisse de la batterie produit un son grave d'environ 50 Hz.
1. Dans l'air, v = 340 m/s. t = d / v = 85 / 340 = 0,25 s.
2. Oui : 50 Hz est entre 20 Hz et 20 000 Hz.
3. Oui : 105 dB > 85 dB, c'est dangereux. C'est même plus que la limite de 102 dB. Lina doit porter des bouchons d'oreille et s'éloigner des enceintes.
4. Ce sont des acouphènes. Elle doit reposer ses oreilles au calme. S'ils durent plus d'une journée, elle consulte un médecin.
Lucas a écrit six phrases dans son cahier. Une seule est juste.
| N° | Phrase de Lucas |
|---|---|
| 1 | Dans l'espace, on entend les explosions des vaisseaux, comme dans les films. |
| 2 | Un sonar reçoit l'écho 0,4 s après. Profondeur = 1 500 × 0,4 = 600 m. |
| 3 | Un son de 2 kHz est plus grave qu'un son de 500 Hz, car 2 est plus petit que 500. |
| 4 | Un son de 30 000 Hz est un infrason. |
| 5 | Le son va plus vite dans l'eau que dans l'air. |
| 6 | Deux machines de 80 dB qui tournent ensemble font 160 dB. |
1. La phrase 5 est juste (1 500 m/s dans l'eau, 340 m/s dans l'air).
2.
Sur un chantier, une canalisation en acier mesure 680 m. Un ouvrier donne un coup de marteau à un bout. À l'autre bout, sa collègue entend deux coups : un qui arrive par l'acier, un qui arrive par l'air.
| Milieu | Vitesse du son |
|---|---|
| air | 340 m/s |
| acier | 5 900 m/s |
1. L'acier est un solide : c'est de la matière. Le son se propage dans les solides.
2. t = d / v = 680 / 5 900 ≈ 0,12 s.
3. t = d / v = 680 / 340 = 2 s.
4. Le coup qui passe par l'acier arrive en premier. Écart : 2 − 0,12 ≈ 1,9 s.
5. Un seul coup, celui qui passe par l'acier (de l'oreille collée au tube). Par l'air, rien : sur la Lune, c'est le vide, le son ne se propage pas.
Une chauve-souris pousse des cris de fréquence 40 kHz. Le cri rebondit sur un insecte et revient à ses oreilles : elle sait ainsi où se trouve sa proie.
1. 40 kHz = 40 × 1 000 = 40 000 Hz. C'est plus que 20 000 Hz : un ultrason. Les humains ne l'entendent pas.
2. Aller + retour : d = 2 × 1,7 = 3,4 m. Dans l'air : t = d / v = 3,4 / 340 = 0,01 s.
3. Aller + retour : d = v × t = 340 × 0,02 = 6,8 m. Distance de l'insecte = 6,8 / 2 = 3,4 m.
4. Oui : 40 000 Hz est plus petit que 45 000 Hz, le chien peut l'entendre.
Dans un atelier, une machine fait 89 dB au poste de travail. On met en marche une deuxième machine identique, juste à côté. Yanis travaille 2 heures entre les deux.
Rappels du cours (INRS) : deux sources identiques ensemble ajoutent 3 dB ; chaque fois qu'on ajoute 3 dB, on divise par 2 la durée pour garder le même risque. Repère : 8 h à 80 dB.
1. 89 + 3 = 92 dB (et pas 178 dB : les dB ne s'additionnent pas comme des nombres ordinaires).
2. 80 dB → 8 h ; 83 dB → 4 h ; 86 dB → 2 h ; 89 dB → 1 h ; 92 dB → 30 min.
3. 2 h = 120 min. 120 / 30 = 4 fois plus. C'est le même risque que 4 × 8 = 32 heures à 80 dB.
4. Par exemple : porter un casque antibruit ou des bouchons (obligatoire, car 92 dB > 85 dB) ; arrêter la machine qui ne sert pas ; faire des pauses dans un endroit calme ; s'éloigner des machines quand c'est possible.
Pendant un match de foot, l'arbitre surveille le ciel. À 15 h 00, il compte 15 s entre un éclair et le tonnerre. À 15 h 10, il compte 6 s.
1. Dans l'air, v = 340 m/s. À 15 h 00 : d = 340 × 15 = 5 100 m. À 15 h 10 : d = 340 × 6 = 2 040 m.
2. 5 100 − 2 040 = 3 060 m.
3. 10 min = 10 × 60 = 600 s. v = d / t = 3 060 / 600 = 5,1 m/s.
4. Oui : l'orage est à environ 2 km et il s'approche. Les joueurs s'abritent dans un bâtiment (vestiaires) ou une voiture, jamais sous un arbre.