Chapitre n°10 les ondes pour communiquer

I. Les ondes lumineuses

1) Les messages de la lumière

Rappels

Une source primaire produit elle-même sa lumière.

Une source secondaire renvoie la lumière qu’elle reçoit, on dit qu’elle la diffuse.

La lumière se propage en ligne droite dans un milieu homogène et transparent.

Un œil est un récepteur de lumière.

La lumière est une partie visible par l’œil humain des ondes électromagnétiques.

https://www.youtube.com/watch?v=j3zst_JVG9c

https://www.youtube.com/watch?v=tNEY_mwgOUk

Exercice n°1

Quels sont les points visibles depuis A?

Réponse

B,C,D sont visibles depuis A.

Exercice n°2

Quelle est la source primaire et secondaire ?

Réponse

La lampe est la source primaire.

Le livre est la source secondaire

Exercice n°3

définir la zone d’ombre et celle de pénombre

Réponse

A est dans la zone d’ombre car aucun rayon lumineux ne parvient. B est dans la zone de pénombre car certains peuvent y parvenir.

2) La lumière et ses informations

L’observation des lumières des étoiles et des astres de l’univers nous informent sur leurs compositions chimiques et les distances qui nous séparent.

Exercice n°4

La durée du parcours aller-retour de la lumière depuis la Terre jusqu’à la Lune est \(t=2{,}56s\). Déterminer la distance \(d\) qui sépare les deux astres si la célérité de la lumière est de \(c=3{,}0\cdot10^8m/s\).

Réponse

On a la relation \(c = \frac{2\cdot d}{t}\)

On en déduit \(d = \frac{c\cdot t}{2}\)

L’application numérique donne

\(d = 3{,}84\cdot10^8m\)

II. Les ondes sonores

1)Le son

Un son est une vibration acoustique qui se propage dans l’air.

L’oreille est un organe récepteur du son, elle ne peut percevoir que des sons de fréquences comprises entre 20 Hz et 20kHz.

Un son grave a une petite fréquence petite un son aigue a une grande fréquence.

Un son dont la fréquence est plus grande que 20kHz est un ultrason.

2) Les ultrasons pour s’informer

La perception d’échos d’ultrasons émis par certains animaux leur permet de mesurer des distances qui les séparent de leurs proies

Exercice n°5

Un ultrason est émis par exemple par une chauvesouris. Un micro permet d’enregistrer une partie de ce signal. Démontrer que ce son est un ultrason. La période \(T(s)\) d’un signal périodique est la durée minimale d’un motif qui se produit identique à lui-même . La fréquence d’un signal \(f(Hz)\) est le nombre de fois qu’il se produit identique à lui même par seconde. on a la relation: \(f=1/T\)

Réponse

La période T contient 5 divisions ou cinq carreaux, une division correspond à 5 microsecondes on en déduit la période : \(T=5\cdot5\cdot10^{-6}=25\cdot10^{-6}s\)

La fréquence f est l’inverse de la période et on trouve \(f=1/T=40000Hz\) soit \(40kHz\).

Cette fréquence est bien supérieure à \(20kHz\) et le son émis est un ultrason

Exercice n°6

La chauvesouris émet de petit cris ultrasonore

Elle reçoit l’écho avec un retard \(\Delta t\).

Si la vitesse du son est \(v =340m/s\) en déduire la distance qui sépare la chauvesouris de sa proie.

Le récepteur ultrasonore est réglé sur un carreau pour 1milliseconde.

Réponse

Le retard \(\Delta t\) correspond à trois carreaux soit une durée de \(3ms\).

On a la relation \(v=2.d/\Delta t\)

On en déduit \(d=v.t/2\)

L’application numérique donne :

\(d=(340\cdot0{,