Pour aller plus loin / hors programme - Spécialité
Ondes et signaux
Exercice 1 : Identifier une onde sonore pure ou complexe à l'aide du signal temporel
Parmi les graphiques suivant selectionner les graphiques représentant des ondes sonores pures
- A.
{"init": {"range": [[-0.1, 20], [-0.1, 12]], "scale": [29.850746268656714, 33.057851239669425], "hasGraph": true, "axisArrows": "->", "axisOpacity": 0.5, "gridOpacity": 0.1, "gridStep": [1, 1], "tickStep": [1, 1], "labelStep": [1, 5], "xLabel": "Temps (ms)", "yLabel": "Amplitude (dB)", "unityLabels": true}, "plot": [["function(x){ return 5 + Math.cos(4*x);}", [-0.1, 20]]]}
- B.
{"init": {"range": [[-0.1, 20], [-0.1, 12]], "scale": [29.850746268656714, 33.057851239669425], "hasGraph": true, "axisArrows": "->", "axisOpacity": 0.5, "gridOpacity": 0.1, "gridStep": [1, 1], "tickStep": [1, 1], "labelStep": [1, 5], "xLabel": "Temps (ms)", "yLabel": "Amplitude (dB)", "unityLabels": true}, "plot": [["function(x){ return 5 + Math.cos(x) + Math.cos(2*x) + Math.cos(3*x) + Math.cos(4*x);}", [-0.1, 20]]]}
- C.
{"init": {"range": [[-0.1, 20], [-0.1, 12]], "scale": [29.850746268656714, 33.057851239669425], "hasGraph": true, "axisArrows": "->", "axisOpacity": 0.5, "gridOpacity": 0.1, "gridStep": [1, 1], "tickStep": [1, 1], "labelStep": [1, 5], "xLabel": "Temps (ms)", "yLabel": "Amplitude (dB)", "unityLabels": true}, "plot": [["function(x){ return 5 + Math.cos(2*x)/2 + Math.cos(3*x)/3 + Math.cos(4*x)/4 + Math.cos(5*x)/5 + Math.cos(x);}", [-0.1, 20]]]}
- D.
{"init": {"range": [[-0.1, 20], [-0.1, 12]], "scale": [29.850746268656714, 33.057851239669425], "hasGraph": true, "axisArrows": "->", "axisOpacity": 0.5, "gridOpacity": 0.1, "gridStep": [1, 1], "tickStep": [1, 1], "labelStep": [1, 5], "xLabel": "Temps (ms)", "yLabel": "Amplitude (dB)", "unityLabels": true}, "plot": [["function(x){ return 5 + Math.cos(3*x)/3 + Math.cos(4*x)/4 + Math.cos(5*x)/5 + Math.cos(x) + Math.cos(2*x);}", [-0.1, 20]]]}
Exercice 2 : Identifier une onde sonore pure ou complexe à l'aide du spectre des fréquences
Parmi les graphiques suivant selectionner les graphiques représentant des signaux sonores complexes
- A.
{"data": [{"x": 0, "y": 0}, {"x": 80, "y": 0}, {"x": 80, "y": 8}, {"x": 80, "y": 0}, {"x": 321, "y": 0}], "options": {"xAxis": {"title": {"text": "Fr\u00e9quence (Hz)"}, "plotLines": [{"color": "#000000", "width": 2, "value": 0}], "labels": {"enabled": true}}, "yAxis": {"title": {"text": "Amplitude (dB)"}, "plotLines": [{"color": "#000000", "width": 2, "value": 0}], "labels": {"enabled": false}}, "tooltip": {"enabled": false}, "plotOptions": {"series": {"states": {"hover": {"enabled": false}}}}}}
- B.
{"data": [{"x": 0, "y": 0}, {"x": 70, "y": 0}, {"x": 70, "y": 4}, {"x": 70, "y": 0}, {"x": 281, "y": 0}], "options": {"xAxis": {"title": {"text": "Fr\u00e9quence (Hz)"}, "plotLines": [{"color": "#000000", "width": 2, "value": 0}], "labels": {"enabled": true}}, "yAxis": {"title": {"text": "Amplitude (dB)"}, "plotLines": [{"color": "#000000", "width": 2, "value": 0}], "labels": {"enabled": false}}, "tooltip": {"enabled": false}, "plotOptions": {"series": {"states": {"hover": {"enabled": false}}}}}}
- C.
{"data": [{"x": 0, "y": 0}, {"x": 20, "y": 0}, {"x": 20, "y": 5}, {"x": 20, "y": 0}, {"x": 81, "y": 0}], "options": {"xAxis": {"title": {"text": "Fr\u00e9quence (Hz)"}, "plotLines": [{"color": "#000000", "width": 2, "value": 0}], "labels": {"enabled": true}}, "yAxis": {"title": {"text": "Amplitude (dB)"}, "plotLines": [{"color": "#000000", "width": 2, "value": 0}], "labels": {"enabled": false}}, "tooltip": {"enabled": false}, "plotOptions": {"series": {"states": {"hover": {"enabled": false}}}}}}
- D.
{"data": [{"x": 0, "y": 0}, {"x": 40, "y": 0}, {"x": 40, "y": 5}, {"x": 40, "y": 0}, {"x": 50, "y": 0}, {"x": 50, "y": 2}, {"x": 50, "y": 0}, {"x": 110, "y": 0}], "options": {"xAxis": {"title": {"text": "Fr\u00e9quence (Hz)"}, "plotLines": [{"color": "#000000", "width": 2, "value": 0}], "labels": {"enabled": true}}, "yAxis": {"title": {"text": "Amplitude (dB)"}, "plotLines": [{"color": "#000000", "width": 2, "value": 0}], "labels": {"enabled": false}}, "tooltip": {"enabled": false}, "plotOptions": {"series": {"states": {"hover": {"enabled": false}}}}}}
Exercice 3 : Calcul du retard d'une onde sonore
Un avion vole \( 9,6 km \) au-dessus d'une personne au sol. On considère que la célérité
de l'onde sonore émise par les réacteurs de l'avion est de 320 \( m \mathord{\cdot} s^{−1} \).
Calculer le retard du son parvenant à l'auditeur au sol.
On donnera le résultat en unité SI avec 3 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
Exercice 4 : Déterminer graphiquement un retard d'une onde
Le graphique ci-dessous représente la détection d'une onde en deux point de l'espace.
{"init": {"range": [[-0.05, 3.9000000000000004], [-0.05, 4]], "scale": [151.89873417721518, 98.76543209876543], "hasGraph": true, "axisArrows": "->", "axisOpacity": 0.5, "gridOpacity": 0.1, "gridStep": [0.1, 1], "tickStep": [1, 1], "labelStep": [5, 5], "xLabel": "Temps en ms", "yLabel": "Amplitude", "unityLabels": true}, "plot": [["function(x){ return ((((x) < 0.1))?(2):(((((x) <= 0.8))?(2 + Math.cos(97.4090910340024*x)):(((((x) < 2.7))?(2):(((((x) <= 3.4))?(2 + Math.cos(97.4090910340024*x)):(((((x) > 3.4))?(2):(0))))))))));}", [-0.05, 3.9000000000000004]]], "label": [[[0.1, 3], "D\u00e9tecteur A", "above", {"color": "#6495ED"}], [[2.7, 3], "D\u00e9tecteur B", "above", {"color": "#5A86D5"}]]}
Déterminer le retard de cette onde.
On donnera le résultat suivi de l'unité qui convient.
Exercice 5 : Propagation d'une onde dans deux milieux
Sur une canalisation en plomb dans laquelle circule de l'eau de mer,
on provoque un choc. Un capteur situé à une distance \( d \) détecte deux signaux sonores brefs séparés
par une durée \( t = 0,9 s \).
Célérité du son dans le plomb : \( 1200 m\mathord{\cdot}s^{-1} \) ;
dans l' eau de mer : \( 1520 m\mathord{\cdot}s^{-1} \)
Déterminer la distance \( d \).
On donnera la réponse avec 3 chiffres significatifs et suivie de l'unité qui convient.