Physique – Exercice 1 – BAC SVT 2021

  • Physique

    Exercice 1 : Propagation des ondes à la surface de l’eau

    Les perturbations progressives crées à la surface de l’eau sont des ondes mécaniques. Selon les conditions expérimentales, leur propagation engendre des phénomènes différents. L’étude de ces phénomènes peut fournir des informations sur cette propagation et déterminer certaines de ses caractéristiques.

    Cet exercice vise l’étude de la propagation des ondes à la surface de l’eau dans deux situations différentes.

    À l’aide d’un vibreur de fréquence réglable, on crée à l’instant t0 = 0, en un point S de la surface de l’eau d’une cuve à ondes, des ondes progressives sinusoïdales. Ces ondes se propagent sans atténuation et sans réflexion. On règle la fréquence du vibreur sur la valeur N = 50Hz .

    Le document de la figure (1), représente l’aspect de la surface de l’eau à un instant donné.

    Figure (1)                                       

    Donnée : d = 15mm.

    1- Définir une onde mécanique progressive.

    2- Recopier, sur votre copie, le numéro de la question et écrire la lettre correspondante à la proposition vraie.
    2-1- La valeur de la longueur d’onde 𝜆 de l’onde qui se propage à la surface de l’eau est :

    A) 𝜆 = 15mm
    B) 𝜆 = 7,5mm
    C) 𝜆 = 5mm
    D) 𝜆 = 1,5mm

    2-2- La valeur de la vitesse v de propagation de l’onde à la surface de l’eau est :

    A) v = 0,75m.s−1
    B) v = 0,35m.s−1
    C) v = 0,25m.s−1
    D) v = 0,15m.s−1

    2-3- On considère un point M de la surface de l’eau, tel que SM =17,5mm. L’élongation yM(t) du point M en fonction de l’élongation yS (t) de la source s’écrit :

    A) yM(t) = yS(t − 0,07)
    B) yM(t) = yS(t − 0,35)
    C) yM(t) = yS(t + 0,07)
    D) yM(t) = yS(t + 0,35)

    3- On règle la fréquence du vibreur sur la valeur N’ = 100Hz la longueur d’onde devient 𝜆’ = 3mm.

    L’eau est-elle un milieu dispersif ? Justifier.

    4- On règle à nouveau la fréquence du vibreur sur la valeur N = 50Hz et on place dans l’eau de la cuve un obstacle contenant une ouverture de largeur a = 4,5mm (figure 2).

    4-1- Nommer le phénomène qui se produit. Justifier.
    4-2- Recopier, sur votre copie, le numéro de la question et écrire la lettre correspondante à la proposition vraie.

    Figure (2)                                        

    Les valeurs de la longueur d’onde et de la vitesse de propagation des ondes à la surface de l’eau lorsque l’onde dépasse l’ouverture sont :

    A) 𝜆 = 3mm v = 0,15m.s−1
    B) 𝜆 = 15mm v = 0,10m.s−1
    C) 𝜆 = 5mm v = 0,20m.s−1
    D) 𝜆 = 5mm v = 0,25m.s−1

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