Fiche d’exercices de Ondes, son et optique avec corrigé

Fiche d’exercices de Ondes, son et optique gratuite et imprimable : 6 exercices, du niveau facile au niveau examen, avec corrigé. Imprimez-la ou enregistrez-la en PDF.

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1.Facile
L = 2,5 m

Une corde de longueur 2,5 m et de masse 5 g est tendue avec une tension de 50 N. Trouvez la vitesse v des ondes transversales sur celle-ci.

L = 2,5 mm = 5 gT = 50 N
v = m/s
2.Facile
v = 2,01 × 10⁸ m/s

La lumière se propage à 2,01 × 10⁸ m/s dans un matériau transparent. Trouvez son indice de réfraction n.

v = 2,01 × 10⁸ m/sc = 3,00 × 10⁸ m/s
n =
3.Moyen
100 dB?10 m50 m

Une petite source émet du son de façon égale dans toutes les directions. Le niveau est de 100 dB à 10 m. Trouvez le niveau β2 à 50 m, en négligeant l’absorption et les réflexions.

β1 = 100 dBr1 = 10 mr2 = 50 m
β2 = dB
4.Moyen
θc = ?90°eau, n1​ = 1,33air, n2​ = 1,00

La lumière se propage dans eau (n = 1,33) vers une interface plane avec air (n = 1,00). Trouvez l’angle critique θc au-delà duquel elle est totalement réfléchie.

n1 = 1,33n2 = 1,00
θc = °
5.Difficile
SO20 m/sf = 20 kHz

Un capteur au repos envoie des ultrasons de 20 kHz vers une voiture qui s’approche à 20 m/s et mélange l’écho avec le signal émis. Trouvez la fréquence de battement fb (vitesse du son 343 m/s).

f = 20 kHzu = 20 m/sv = 343 m/s
fb = Hz
6.Difficile
θn1​ = 1,5n2​ = 1,47n0​ = 1,00

Une fibre optique a un cœur d’indice n₁ = 1,5 et une gaine d’indice n₂ = 1,47. Trouvez son ouverture numérique NA.

n1 = 1,5n2 = 1,47
NA =

Corrigé

  1. 1. v = 158,1 m/s
  2. 2. n = 1,493
  3. 3. β2 = 86,02 dB
  4. 4. θc = 48,75 °
  5. 5. fb = 2477 Hz
  6. 6. NA = 0,2985

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