Oui
Ondes mécaniques
Son et intensité sonore
Sujet Bac Corrigé - Ondes sur une corde et son - Bac S Amérique du Sud 2008 (ancien programme) - Ex 1 - Corrigé (Physique-chimie)
1 juin 2008
Bac S (ancien programme)
🎸 L'exercice de spécialité du bac S 2008 d'Amérique du Sud (4 points) propose quatorze affirmations sur les ondes et le son, à déclarer vraies ou fausses en les justifiant. Sujet officiel et corrigé détaillé gratuits, en PDF.
- Réflexion d'une onde sur l'extrémité fixe d'une corde.
- Ondes stationnaires : fuseaux, nœuds, longueur d'onde et effet de la masse suspendue.
- Niveau sonore en décibels et spectres : hauteur et timbre.
Chaque verdict est justifié comme sur une copie, avec les pièges et les méthodes en marge.
✅ Correction
🫣
Correction Masquée
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Ondes sur une corde et son : quatorze affirmations à justifier
Cet exercice de spécialité de 4 points, prévu pour environ 52 minutes, remplace un exercice obligatoire pour les candidats de spécialité du bac S 2008 d'Amérique du Sud. Sa forme est particulière : quatorze affirmations indépendantes, à déclarer vraies ou fausses, chacune accompagnée d'une justification. Une affirmation jugée fausse doit être corrigée. Les réponses fausses ne retirent pas de points, mais une réponse sans justification ne rapporte rien. Le sujet balaie trois thèmes : la propagation et la réflexion d'une onde sur une corde, les ondes stationnaires sur une corde tendue, puis le son, son niveau d'intensité et ses spectres.
Partie A : la réflexion sur une extrémité fixe
La première affirmation propose une onde réfléchie qui garde sa déformation vers le haut. C'est faux : l'extrémité fixe ne peut pas bouger, la réflexion inverse donc le signe de la déformation et la bosse repart sous forme de creux. Le corrigé trace la figure attendue, ce qui est la meilleure justification possible.
Partie B : ondes stationnaires et corde de Melde
La corde de longueur D = 40 cm vibre à 220 Hz avec un seul fuseau. Le son qu'elle émet est très faible faute de caisse de résonance : il n'est pas audible à grande distance. Un seul fuseau correspond bien au mode fondamental, et les points A et B, fixes, sont des nœuds et non des ventres. L'affirmation sur le raccourcissement de la corde est fausse : à fréquence et tension inchangées, la longueur d'onde reste la même et la condition d'onde stationnaire n'est plus vérifiée. Deux nœuds consécutifs étant distants d'une demi-longueur d'onde, on obtient λ = 2D = 80 cm. Pour deux fuseaux, il faut doubler la fréquence et régler le générateur sur 440 Hz, pas sur 110 Hz : c'est un piège classique de confusion entre multiplier et diviser. Enfin, remplacer la masse m par m/4 divise la célérité par deux, la longueur d'onde tombe à 40 cm et la corde vibre en deux fuseaux.
Niveau d'intensité sonore
Avec L = 10 log(I/I0), une intensité de 1,0 × 10-7 W·m-2 donne 50 dBA et non 60 dBA. Doubler l'intensité ajoute 10 log 2, soit environ 3 dBA : les intensités s'additionnent, pas les niveaux.
Partie C : spectres, hauteur et timbre
La période lue sur l'enregistrement, environ 2,3 ms, donne une fréquence du fondamental voisine de 4,4 × 102 Hz : l'affirmation est vraie à la précision de la lecture. Le spectre à un seul pic est celui d'un son pur, il ne peut pas correspondre au signal périodique non sinusoïdal de la figure 3. Les deux spectres ont le même fondamental, donc la même hauteur, mais pas les mêmes harmoniques, donc pas le même timbre : les instruments sont différents.
Conseils
Dans ce type d'exercice, la justification compte autant que le verdict : une relation, un schéma ou une lecture de graphe suffisent, à condition d'être précis. Le corrigé signale aussi que harmoniques, hauteur et timbre ne figurent plus au programme actuel de spécialité, ce qui n'empêche pas de s'entraîner sur la partie ondes et intensité sonore.