Les consignes :
A. Lire tout l’énoncé,
puis cocher au crayon les questions simples. Commencer par ces questions.
B. Résoudre les
questions :
C. Pour les
courbes :
Un caillou jeté dans
l’eau soulève un volume V = 200 mm3 d’une hauteur h = 5,00 cm. Par
rapport à la surface de l’eau.
a) Déterminer l’énergie
potentielle de pesanteur stockée par la goutte d’eau (Ep = m.g.h)
Donnée : masse
volumique : r = 103
kg.m-3 ; intensité de la pesanteur terrestre : g = 9,81
N.kg-1
b) Quand ce volume d’eau retombe, il provoque la
formation d’une onde circulaire dans l’eau. Est-elle transversale ou
longitudinale ? Faire un schéma.
a) On enregistre
l’évolution du rayon du front d’onde au cours du temps (t = O s lorsque l’onde
commence à se propager). Les mesures sont consignées dans le tableau ci-dessous.
t(s) |
0.0 |
0.50 |
1.0 |
1.50 |
2.0 |
2.50 |
r(m) |
0.00 |
0.10 |
0.20 |
0.30 |
0.40 |
0.50 |
Tracer la courbe donnant
les valeurs du rayon en fonction du temps r = f(t).
b) La valeur de la
célérité de l’onde est-elle constante ? Justifier à partir du graphe.
c) Déterminer
graphiquement la valeur de la célérité v de l’onde.
a) Donner la valeur du
retard du mouvement d’un point M situé à une distance d = 1,00 m du point de
chute du caillou.
b) Quelle est la forme du
front d’onde à la surface de l’eau ? Dessiner au compas l’allure du front
d’onde (sur le même schéma) à t1 = 0,2 s et t2 = 0,3 s, en expliquant votre
méthode.
a)L’énergie du front
d’onde se répartit uniformément sur toute la longueur du front d’onde.
L’énergie linéique ou énergie par unité de longueur du front d’onde et
l’amplitude z du front sont reliés par la relation :
El= r.g.z3
Où El est
l’énergie linéique (en J.m-1) du front d’onde, r est la masse volumique de l’eau, g intensité de
la pesanteur, z amplitude de l’onde (en mètre).
On suppose que l’énergie
portée par le front d’onde est constante. Donner l’expression de l’amplitude de
l’onde en fonction du rayon r du front d’onde, du volume V et de la hauteur h
de la goutte initiale.
b). Donner l’expression
de l’amplitude en fonction du temps.
c) L’œil est capable de
voir le front d’onde d’amplitude supérieure à z(min) = 1 mm. Combien de temps
l’observateur peut-il voir l’onde se propager ?
d) Quel sera le rayon
maximum du front d’onde observable ?