Claquement D Un Fouet
1. Étude des ondes sonores
1.1. Pourquoi peut-on dire qu’il s’agit d’ondes mécaniques ? 0,5 pt
Propagation dans un milieu matériel d’une perturbation sans transport de matière mais d’énergie
1.2. Choisir la (ou les) bonne(s) caractéristique(s) qui qualifie(nt) une onde sonore, en expliquant la signification des caractéristiques choisies : 0,5 pt
a) progressive b) tridimensionnelle c) transversale d) longitudinale
Avance d’un point A vers un point B (a) dans toutes les directoins(b) et avec une perturbation dans le même sens que la propagation de l’onde (d)
1.3. Choisir dans la liste le (ou les) «milieu(x)» dans le(s)quel(s) le son ne se propage pas : 0,25 pt
a) acier b) béton c) vide d) eau
Vide : pas de matière
1.4. Calculer la célérité des ondes sonores à l’altitude de 10 km en considérant que la température de l’air vaut - 50°C. 0,5 pt
V = 3,0 x 102 m.s-1 avec le respect des chiffres significatifs
1.5. Comparer cette valeur à la vitesse de l’avion. Celui-ci a-t-il franchi le mur du son ? 0,5 pt v = 1,1 x 103 km/h = vson > vavion
2. Le claquement d’un coup de fouet
2.1. Cette célérité v dépend de la tension F (en newton) de la lanière et de sa masse linéique μ (masse par unité de longueur) suivant la relation v F μ .
En admettant que 1 N = 1 kg.m.s-2, montrer que les deux membres de l’équation s’expriment dans la même unité. 0,5 pt
(F/μ)1/2 correspond à : (kg.m.s-2/kg.m-1)1/2 = (m².s-2)1/2 soit m/s donc une vitesse
2.2.
2.2.1. Calculer la durée t mise par l’onde pour parcourir toute la lanière. 0,5 pt t = 8Δt = 2,8.10-1 s
2.2.2. En déduire la valeur de la célérité v de l’onde. 0,5 pt v= d/t = 3,0/0,28 = 1,1.101 m/s
2.2.3. Si l’on suppose que la tension F est constante, comment évolue la célérité de l’onde le long de la lanière, de la poignée à son extrémité ? 0,5 pt
D’après l’expressoin du 2.1 si μ diminue alors v augmente
2.3. En déduire la vitesse v’ de déplacement de la mèche. Dans ces conditions, le mur du son a-t-il été passé
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