2 nde - SPC Eléments de correction Evaluation n 4

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1 2 nde - SPC Eléments de correction Evaluation n 4 Nom Prénom : Note : / 20 Cours / 5 Exercices d application / 9 Résolution de problème ou analyse de documents / 6 Partie A : Questions de cours 5 points 1) Qu est-ce qu onde onde? Phénomène de propagation d une perturbation sans transport de matière 2) Quelle est la différence entre une onde mécanique et une onde électromagnétique? Pour une onde mécanique la perturbation qui se propage est une déformation d un milieu matériel (solide, liquide, gaz). Une onde mécanique ne peut donc pas se propager dans le vide. Pour une onde mécanique ce sont les variations du champ électromagnétique qui se propage. Une onde EM peut se propager dans le vide. 3) Donner 2 exemples dans chaque cas. Onde mécanique : vagues à la surface de l eau, son, ondes sismique, ondes le long d une corde. Onde EM : lumière visible, IR, UV, rayons X, rayons gamma, ondes radio, microondes 4) Un laser utilisé pour la chirurgie de l œil émet un rayonnement de longueur d onde. Ce laser émet-elle de la lumière visible? Non Justifier. Car pour la lumière visible Et. Ce laser n émet donc pas de visible. Si non, dans quel domaine de rayonnement émet-il? Domaine des ultra-violets. UV 5) Légender le schéma ci-contre : rayon incident normal e r rayon réfracté 6) Décrire et nommer le phénomène physique observé. rayon réfléchi Quand la lumière change de milieu transparent (= passage de l air au verre), elle est déviée. C est le phénomène de réfraction. 7) Représenter le rayon réfléchi. 8) Indiquer sur le schéma l angle de réflexion r.

2 Partie B : Exercices d application 9 points Exercice 1 : Orage et foudre (6 points) Lors d un orage, on peut observer le phénomène de foudre. La foudre est une décharge électrique qui se produit entre les nuages et la Terre. Cette décharge produit de la lumière (éclair) et s accompagne d une explosion (tonnerre). Lors d un orage, Toto chronomètre le temps écoulé entre l éclair et le tonnerre. Il trouve une durée Données : Vitesse de la lumière dans l air et dans le vide : Vitesse de propagation du son dans l air : 1) Expliquer pourquoi quand la foudre «frappe», on observe d abord l éclair, puis quelques instants plus tard seulement on entend le grondement du tonnerre. La vitesse de la lumière étant beaucoup plus rapide que celle du son, elle met beaucoup moins de temps à nous arriver que le son. 2) Quelle hypothèse pouvez-vous faire sur la propagation de la lumière? La vitesse de la lumière est tellement rapide, qu on peut considérer qu elle se propage quasiinstantanément dans la vie de tous les jours. L éclair est donc perçu au même moment où la foudre est tombée. 3) Faire un schéma en indiquant la position de Toto, le point d impact de la foudre et la distance d entre les 2. 4) Donner la formule littérale permettant de calculer la distance d à laquelle la foudre est tombée. Préciser les unités. Par définition, la vitesse du son est : (FL) d en m ; v en m/s ; en s 5) Calculer la distance d. AN : 6) Calculer le temps mis par la lumière pour parcourir cette même distance. Exprimer le résultat en utilisant une unité adaptée. Notons le temps mis par la lumière pour parcourir cette même distance d. Par définition la vitesse de la lumière est :

3 d où : 7) Votre hypothèse était-elle justifiée? Oui, car ce temps est extrêmement petit. Cette durée n est pas perceptible par nos sens humain. Exercice 2 : Vagues (3 points) Toto fait la planche dans les vagues qui arrivent régulièrement avec une fréquence de 0,25 Hz. La vitesse de propagation des vagues à la surface de l eau est de 2 m/s. 1) Représenter la surface de l eau (vue de coupe) et indiquer la longueur d onde. 2) Décrire le mouvement de Toto. Toto monte et descend périodiquement. 3) S il se trouve initialement en haut d une vague, combien de temps met-il pour descendre et remonter? Justifier. Le temps mis pour descendre et remonter correspond à la durée d un cycle du mouvement périodique, c est-à-dire à sa période T. La fréquence du son mouvement est Donc sa période est Objectif S : 4) Déterminer la valeur de la longueur d onde Justifier votre calcul et donner une formule littérale. Une crête de vague met la durée d une période pour remplacer la précédente, c est-à-dire que la crête de vague met la durée T = 4 s pour parcourir la distance à la vitesse : Donc

4 Partie C : Objectif S Résolution de problème : principe d un radar de recul 6 points 1) Faire un schéma de la situation sur lequel vous indiquerez les positions de l émetteur E, du récepteur R, de l arbre ainsi que la distance d entre le pare-chocs de la voiture et l arbre. / 0,5 2) Expliquer pourquoi le récepteur R détecte des ultrasons. Nommer ce phénomène. / 1 Les ultra-sons émis par l émetteur, se propagent jusqu à l obstacle (arbre) et sont renvoyés par cette obstacle. Ils reviennent donc sur le pare-chocs et sont détectés par le récepteur. C est le phénomène d écho. 3) Pourrait-on utiliser le même dispositif pour déterminer la distance Terre-Lune? Justifier. Non, car les US ne se propagent pas dans le vide. / 0,5 Résolution : / 4 Pour résoudre ce problème, il faut déterminer la distance d entre le pare-chocs et l arbre au moment du bip sonore. Faire un schéma en indiquant E, R et d. APP : s approprier - Prendre connaissance des documents pour comprendre le problème à résoudre. - Extraire les informations utiles dans les documents. Les US émis par E sont renvoyés par l arbre et détectés par R à leur retour. Le document 3 nous permet de déterminer le temps t mis par les US pour parcourir l aller-retour : La vitesse des US dans l air vaut : ANA = analyser Proposer une méthode de résolution Par définition de la vitesse : d où : car les US parcourent 2 fois la distance d pendant un AR Conclusion : D après le document 3, sur route humide (courbe du haut), à la vitesse de 6 km/h, la distance d arrête est d un peu moins de 40 cm. Si le conducteur a un temps de réaction normal, il n a donc pas le temps de s arrêter et heurtera l arbre. REA = réaliser Faire les calculs : - extraire la grandeur d de la formule de la vitesse pour donner la formule littérale (FL). - exprimer les résultats avec une unité correcte. VAL = valider Conclure ou commenter le résultat Conclure COM = communiquer Clarté des explications, soin de la copie (présentation, écriture, schéma). Il faut citer les doc utilisés, encadrer les FL et souligner les AN.

5 Partie C : Objectif G Analyse de documents scientifiques : l échographie 6 points Vous êtes gynécologue et devez pratiquez un examen échographique au cours d un suivi de grossesse. La future maman s interroge sur la nature de cet examen et s inquiète pour la santé de son bébé. Vous devez la rassurer! 1) Expliquer l origine du mot échographie. / 1 Voir TP : Echo : phénomène de réflexion des ondes sur un obstacle. Graphie : image 2) Expliquer pourquoi l examen échographique est sans danger pour le bébé, comparé à la radiographie (préciser les ondes utilisées dans chaque cas). / 2 Les ondes ultra-sonores utilisées en échographie sont de même nature que les ondes sonores. Elles ne sont donc pas plus dangereuses qu un son. De plus elles sont inaudibles pour l oreille humaine et donc pour le bébé. En revanche les radiographies utilisent des rayons X qui appartiennent aux ondes EM. Les rayons X sont fortement énergétiques et cancérigène à forte dose. 3) Faire un schéma légendé permettant d expliquer le déroulement d une échographie fœtale et son principe. / 3 Voir TP.

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