Physique - Fiches pour le BAC

Thème 1 :

1-1

Activité 1 :

Ondes électromagnétiques : toutes les ondes existantes

L’absorption est une transformation de l'énergie portée par les rayonnements en une autre forme d'énergie (thermique, mouvement, etc.). Donc si l’absorption est différente de 0 %, alors une partie de l'information provenant de l'Univers est perdue, l’observation au sol n’est alors plus possible

L’observation des infrarouges est possible depuis des sites élevés où l’atmosphère est suffisamment sèche car la vapeur d’eau et le dioxyde de carbone possèdent des bandes d’absorption dans le domaine des infrarouges.

L’absorption des rayons X et UV se fait dans l’ionosphère (présence d’un gradient positif de température dans la thermosphère)

L’observation des rayons X et UV au sol est impossible car, les rayons ayant été absorbés, ils ne parviennent pas jusqu'aux détecteurs terrestres.

Pour avoir accès à l’ensemble du spectre électromagnétique, il faut s'affranchir de l'atmosphère terrestre et donc placer les détecteurs à très hautes altitudes.

Les ondes et les particules sont supports d'informations sur leurs origines et/ou leurs milieux de propagation.

Activité 2 :

Propagation des ondes à vitesse constante :

vitesse (ici V)= distance (d) / durée (ici T)

Vs = d / (Ts-T0) > Ts-T0 = d / Vs

Vp = d / (Tp-T0) > Tp-T0 = d / Vp

Δt = Ts - Tp = (d / Vs) - (d / Vp) = d * ((1 / Vs) - (1-Vp))

d = Δt / ((1 / Vs) - (1 / Vp))

Les muons observés à la surface de la Terre proviennent des collisions entre les particules cosmiques et les particules de la haute atmosphère.

Ce dispositif porte le nom de « chambre à brouillard » car les muons sont détectés par la formation de gouttelettes de « brouillard » de propan-2-ol.

Ce dispositif est un détecteur de particules car il permet de visualiser le passage des muons et d'en faire un comptage.

Activité 3 :

Seules les ondes S et P sont émises par le foyer. Elles se propagent dans un espace à 3 dimensions (globe terrestre).

Les ondes de Love et de Rayleigh sont des ondes se propageant dans un espace à deux dimensions (ondes de surface).

Les ondes P sont longitudinales (compression / décompression) car la perturbation s'effectue le long de l'axe de propagation. Les ondes P sont longitudinales donc la maison se déplace dans le sens de la perturbation donc parallèlement au sol.

Les ondes S sont transversales (haut-bas) car la perturbation s'effectue perpendiculairement (« en travers ») de l'axe de propagation. Les ondes S sont transversales donc la maison se déplace perpendiculairement au sol.

M = log(Amax) + c > log(Amax) = M – c > 10 log(Amax) = 10^M – c >WAmax = 10^M – c > rapport des amplitudes entre Chili et Haïti :

AmaxChili = 10^MChili−c   AmaxChili  = 10^ (MChili− MHaïti)

AmaxHaïti   10^MHaïti−c     AmaxHaïti

AN : AmaxChili = 10^8,8−7,0 = 63

        AmaxHaïti

Échelle de Richter : mesure scientifique mais ne tient pas compte de l’environnement

Échelle Mercalli : pas de mesure scientifique mais tient compte de l’environnement

Log10 (10^x) = log (10^x) = x

Activité 4 :

La houle n’emporte pas d’objet flottant car les particules d’eau situées en surface se déplacent horizontalement sur une distance égale au diamètre de leur trajectoire circulaire, soit la hauteur des vagues.

Elles n’emportent donc pas un objet flottant : celui-ci se déplace dans une zone limitée.

Activité 5 :

L’intensité sonore, ou puissance sonore, c’est-à-dire ce qui représente le « ressenti » du son, est multiplié par deux entre le modèle 1 et 2 ! Libre à chacun de bien vouloir croire le vendeur mais une augmentation de 3 dB est loin d’être négligeable puisque l’on entendra deux fois plus fort l’appareil !

Il ne faut surtout pas ajouter les niveaux sonores ! On obtiendrait alors un son d'un niveau de 5×65 dB soit 325 dB, ce qui est impossible à obtenir ! Le bruit causé par les 5 machines vient de la somme des intensités sonores soit 75dB

Il existe trois types de son : Les infrasons pour f < 20 Hz ; Les sons audibles pour 20 Hz < f < 20 kHz ; Les ultrasons pour f > 20 kHz.

L (en dB) = 10 · log (I)                  >         [pic 1]

                                (I0)

>        [pic 2]

                                        >        [pic 3]

Activité 7 :

Une onde progressive est la propagation dans l'espace d'une variation de grandeur physique sans transport de matière mais avec un transport d'énergie.

Amplitude = élongation maximale

Le type de grandeur physique perturbée détermine la nature de l'onde : position > onde mécanique ; pression > onde sonore ; température > onde thermique ; champ électromagnétique > onde électromagnétique (lumière, etc...).

Activité 9 :

c = λ/T = λ · f car f = 1/T où T = temps ; f = fréquence ; λ = longueur d’onde ; c = célérité

[m·s– 1] = [m]·[s]^– 1 = [m] / [s ]

Activité 10 :

La hauteur d'une note de musique correspond, en physique, à la fréquence de l'onde sonore périodique associée à cette note. La hauteur d’un son est déterminée par la fréquence du fondamental (défini ci-après) : plus elle est élevée, plus le son est aigu.

Un son pur correspond à une onde sonore sinusoïdale ; un son complexe correspond à une onde sonore périodique qui n’est pas sinusoïdale.

La décomposition spectrale (transformée de Fourier) d’un son pur ne fait apparaître qu’une seule fréquence : la fréquence dite fondamentale.

La décomposition spectrale d’un son complexe fait apparaître plusieurs fréquences : la plus faible est la fréquence fondamentale ; les autres fréquences sont des multiples de cette fréquence fondamentale et s’appellent « fréquences harmoniques » définies par la relation : fn = n · f

Des sons de même fréquence fondamentale peuvent produire des sensations auditives différentes : on dit que ces sons n’ont pas le même timbre ; le timbre d’un son dépend donc de sa composition en harmoniques.

Activité 11 :

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