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Terminale S Physique Chap 2 Exercices pour se tester sur les notions à maîtriser

Année 2009/2010

Polynésie Sept 2003 Étude d'un texte sur les ondes Le texte ci-dessous est composé d'extraits d'un cours d'océanographie, que l'on peut découvrir sur le site web de l’IFREMER (édité par son laboratoire de physique des océans): « Les ondes dans l'océan ». En océanographie, les ondes de surface sematérialisent par une déformation de l'interface entre océan et atmosphère. Les particules d'eau mises en mouvement au passage d'une onde se déplacent avec un petit mouvement qui leur est propre, mais restent en moyenne à la même position. La houle est formée par le vent : c'est un phénomène périodique, se présentant sous l'aspect de vagues parallèles avec une longueur d'onde λ de l'ordre de 100m au large, où la profondeur moyenne de l'océan est d'environ 4 000 m. On peut classer les ondes de surface, en fonction de leurs caractéristiques et de celles du milieu de propagation, en « ondes courtes » et en « ondes longues ». - Ondes courtes : lorsque la longueur d'onde λ , est faible par rapport à la profondeur locale h de l'océan (au moins λ< 0,5h). Leur célérité v est définie par : v =(g. λ/2π)1/2 - Ondes longues : lorsque la longueur d'onde λ est très grande par rapport à la profondeur h de l'océan (λ > 10h) , les ondes sont appelées ondes longues. Leur célérité v est définie par : v = (g.h)1/2 g est l'intensité du champ de pesanteur terrestre ; on prendra g = 10 m . s -2. I. À PROPOS DE LA HOULE 1 - Au large (avec hl = 4 000 m), la houle est-elle classée en ondes courtes oulongues ? Évaluer la célérité v1 d'une houle de longueur d'onde λ1 = 80 m, ainsi que la période T de ses vagues. 2 - En arrivant près d'une côte sablonneuse (profondeur d'eau h2 = 3 m), la longueur d'onde de la houle devient grande par rapport à la profondeur, elle rentre donc dans la catégorie des ondes longues. Sachant que sa période T ne varie pas, évaluer alors sa nouvelle célérité v2, ainsi quesa longueur d'onde λ2 3 - Sur ces fonds (h2 = 3 m), les vagues de houle arrivent parallèlement à une digue rectiligne, coupée par un chenal de 30 m de large, et qui ferme une assez vaste baie. Le vent local étant nul, que peut-on observer sur une vue aérienne de ce site, derrière la digue, côté terre ? Dessiner l'aspect de la surface de l'eau (vagues), sur le document A (voir ci-contre) , de façonréaliste. Quel nom porte le phénomène observé ? Avec quelles autres ondes (non mécaniques) peut-on observer le même phénomène?

Document A II. CUVES À ONDES Au laboratoire du lycée, on veut compléter l'étude d'ondes analogues à la houle (en eaux peu profondes). On utilise une « cuve à ondes ». Avec une webcam, on enregistre des vidéos de l'aspect de la surface de l'eau (en projection sur leverre dépoli vertical de la cuve). On traite ces vidéos à l'aide d'un logiciel adapté. Dans un plan vertical, un vibreur anime d'un mouvement périodique (de période T), une réglette qui génère des vagues rectilignes parallèles, se propageant (sans réflexion) sur l'eau de la cuve, à la célérité v. La profondeur h de l'eau est faible et constante. La webcam prend des images à des instants t, successifsséparés par θ = 1/30 s = 0,033 s. 1 - Selon la direction de propagation des ondes (axe xx'), on pointe sur des vues successives un même sommet de ride (ligne brillante sur le dépoli). On obtient, après étalonnage des distances, un tableau de mesures t (s) x (m) 0,200 0,098 0,233 0,105 0,267 0,114 0,300 0,122 0,333 0,130 0,367 0,138 0,400 0,147

a ). Tracer sur du papier millimétré le graphe dex en fonction de t. On utilisera l'échelle suivante : - abscisses : 1 cm pour 0,02 s -ordonnées: 1 cm pour 0,0 1 m. En déduire la célérité v de cette onde. Est-elle constante ? b). Sur l'une des vues du film, on pointe (selon xx') les sommets de la ride no 1 et de la ride no 4. La distance entre ces deux sommets est d = 0,088 m. D'autre part, une étude en lumière stroboscopique a permis de...
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