Sujet Physique

Figure 4 Oh! E

A B

R

Vers système d'acquisition Voie 2 Vers système d'acquisition Voie 1 1. A partir de l'enregistrement (figure 5), déterminer avec quel retard τ, par rapport au point A, le point B est atteint par le signal.

Figure 5

Sensibilité verticale 1 mV / div Sensibilité horizontale 5 ms / div

2. Donner l'expression de la célérité v de l'onde sur ce fil en fonction de D et τ. Calculer sa valeur. C. Comparer cette valeur à celle de la célérité du son dans l'air à 25° Quelle propriété justifie ce résultat?

Le fil ER de longueur L = 50 m est assimilé à un ressort de constante de raideur k = 20 kg.s–2 et de masse linéique µ = 1,0.10–3 kg.m–1. Dans le cas d'un fil, le produit k.L est une constante caractéristique du milieu de propagation.

3. Un modèle simple de la célérité v d'une onde de ce type dans ce fil correspond à l'une des expressions suivantes: k.L µ k.L (1) v= (2) v = (3) v = k.L µ µ Retrouver la bonne expression parmi celle proposées en effectuant une analyse dimensionnelle. 4. Calculer la célérité de l'onde sur le fil ER. Une autre méthode, permettant de déterminer la célérité v de l'onde se propageant dans le fil, consiste à placer, devant le pot de yaourt émetteur, un haut parleur (figure 6) qui émet des ondes sonores sinusoïdales de fréquence fE. Les ondes sinusoïdales qui se propagent dans le fil ont la même fréquence.

D

Figure 6 E

A B

R

Vers G.B.F. Signal sinusoïdal

Vers système d'acquisition Voie 2 Vers système d'acquisition Voie 1

Lorsque la distance D est égale à 20,0 m, on obtient l'enregistrement de la figure 7.

Figure 7

Sensibilité verticale 1 mV / div pour les deux voies Sensibilité horizontale 1 ms / div

5. Comment peut-on expliquer que l'amplitude du signal au point B (voie 2) soit plus faible que l'amplitude du signal au point A (voie 1) ? 6. A partir de l'enregistrement de la figure 7, déterminer la fréquence de l'onde qui se propage dans le fil. 7. Lorsque l'on éloigne le point B, du point A, on constate que les signaux se retrouvent dans la même configuration pour les valeurs de la distance: D = 25,0 m, D = 30,0 m, D = 35,0 m … a) En déduire la valeur de la longueur d'onde λ associée à l'onde qui se propage dans le fil, puis la célérité v de cette onde. b) Sur la figure de l'annexe à rendre avec la copie, représenter l'allure de la courbe que l'on observerait sur la voie 2 si la distance D était égale à 27,5 m. 8. La voix est un signal complexe constitué d'ondes sonores de fréquences différentes. A l'écoute des signaux transmis, le fil ne semble pas être un milieu de propagation notablement dispersif. Qu'est-ce qu'un milieu dispersif? Quelle serait la conséquence sur les signaux reçus si le fil qui constitue le dispositif était un milieu de propagation très dispersif ? L'antenne d'un téléphone portable, émet ou reçoit des ondes électromagnétiques qui ont les mêmes propriétés que la lumière. 9. Quelle différence fondamentale