Un MOOC pour la Physique

Pour tester sa connaissance du cours

Question

  • Quelle est la définition de la vitesse de phase d'un phénomène ondulatoire ?

  • Donner la définition de la vitesse de groupe d'un phénomène ondulatoire.

Solution

  • Vitesse de phase :

  • Vitesse de groupe :

On a supposé ici que était réel (pas d'absorption)

Question

Donner le cadre de l'approximation acoustique.

Solution

L'approximation acoustique consiste à considérer que les grandeurs  , (variation de la masse volumique autour de la valeur d'équilibre) et (variation de la pression autour de la valeur d'équilibre) sont des infiniment petits du même ordre ainsi que leurs dérivées spatiales et temporelles.

Notamment, les calculs seront effectués à l'ordre 1 en ces infiniment petits.

Ordre de grandeur :

Les surpressions susceptibles d'être détectées par une oreille varient typiquement de 100 Pa (son douloureux) à 10 – 5 Pa (seuil d'audition), couvrant ainsi 7 décades.

Question

Définir le « vecteur de Poynting acoustique ».

Solution

Le "vecteur de Poynting" acoustique est :

L'équation de conservation de l'énergie d'une onde sonore s'écrit :

Question

Définir l'impédance acoustique.

Solution

Soit la surpression, la vitesse des particules de fluide et le débit volumique.

On peut définir l'impédance acoustique de deux manières différentes : ( est la section du tuyau acoustique étudié)

On remarque que :

Question

Définir l'intensité acoustique en décibels (dB).

Solution

On définit l'intensité sonore (ou acoustique) en décibels (dB) :

Question

  • Quelle est l'expression de la vitesse du son dans l'air ?

  • Quelle est sa valeur à 20°C sous 1 bar ?

Solution

  • La vitesse du son dans l'air est :

  • A 20°C et sous 1 bar :

Question

Pourquoi dit-on qu'une onde se propage d'autant plus mal que le milieu est plus mou et plus inerte ?

Solution

  • La vitesse de propagation du son dans les solides est :

  • La vitesse de propagation d'une onde dans une corde est :

On constate bien que est d'autant plus petite que le milieu est "mou" (soit ou "faibles") et plus inerte ( et "grandes").

Question

Qu'appelle-t-on l'approximation des milieux continus ?

Solution

Soient les déplacements vibratoires en des points discrets , petits par rapport à la longueur d'onde de l'onde.

L'approximation des milieux continus consiste à construire une fonction continue telle que :

Question

Soit une poutre en acier de section rectangulaire, de hauteur 10 cm, de largeur 5 cm et de longueur 10 cm, encastrée aux deux extrémités.

On soumet cette poutre à une élévation de température de 50 K.

Le module d'élasticité de l'acier est 200 GPa et son coefficient de dilatation .

Quelle est la contrainte de compression dans la poutre ?

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