M. VERHILLE — Physique-Chimie · 3eme Coche la bonne reponse. Une seule reponse correcte par question.

Question 1

Une corde de guitare vibre et produit un son dans l’air. Qu’est-ce qu’un son ?

Tip : Un son est produit par un objet qui se deplace tres rapidement d'avant en arriere. Pense a une corde de guitare.

• ◻ A) Un deplacement de particules d'air dans une seule direction
• ✅ B) Une vibration mecanique se propageant dans un milieu materiel
• ◻ C) Une onde electromagnetique comme la lumiere
• ◻ D) Un transfert de matiere de la source vers l'oreille

Feedback bonne reponse : "Bravo ! Le son est bien une vibration mecanique. Il a besoin d'un milieu materiel (air, eau, solide) pour se propager." Feedback mauvaise reponse A : "Non. Les particules d'air vibrent (oscillent) autour de leur position, elles ne se deplacent pas dans une seule direction." Feedback mauvaise reponse C : "Non. La lumiere est une onde electromagnetique. Le son est une onde mecanique : il ne peut pas se propager dans le vide." Feedback mauvaise reponse D : "Non. La matiere ne se deplace pas de la source a l'oreille. C'est la vibration (l'onde) qui se propage."

Question 2

Sur ce graphique de la tension délivrée par un microphone, deux maxima successifs sont séparés de 10 ms, soit une période T = 0,01 s. Quelle est la frequence de ce son ?

Tip : La frequence et la periode sont inversement proportionnelles. f = 1/T (avec T en secondes, f en hertz).

• ◻ A) 0,01 Hz
• ◻ B) 10 Hz
• ✅ C) 100 Hz
• ◻ D) 1 000 Hz

Feedback bonne reponse : "Excellent ! f = 1/T = 1/0,01 = 100 Hz. Ce son est audible par l'oreille humaine (entre 20 Hz et 20 000 Hz)." Feedback mauvaise reponse A : "Non. f = 1/T = 1/0,01 = 100 Hz. Tu as confondu f et T : ce sont des grandeurs inverses." Feedback mauvaise reponse B : "Non. 1/0,01 = 100, pas 10. Attention au calcul : 1 ÷ 0,01 = 100." Feedback mauvaise reponse D : "Non. f = 1/T = 1/0,01 = 100 Hz. T = 0,01 s, pas 0,001 s."

Question 3

Un randonneur dans le cirque de Mafate (La Reunion) crie face a une falaise. Il entend l'echo 1,4 s apres. La vitesse du son dans l'air est 340 m/s. A quelle distance se trouve la falaise ?

Tip : Le son fait un aller-retour. La distance totale parcourue = v × t. La distance a la falaise = (v × t) / 2.

• ◻ A) 476 m
• ✅ B) 238 m
• ◻ C) 24,3 m
• ◻ D) 952 m

Feedback bonne reponse : "Bravo ! d = (v × t) / 2 = (340 × 1,4) / 2 = 476 / 2 = 238 m. N'oublie jamais de diviser par 2 pour un echo !" Feedback mauvaise reponse A : "Attention ! Tu as oublie de diviser par 2. Le son fait l'aller ET le retour. d = (340 × 1,4) / 2 = 238 m." Feedback mauvaise reponse C : "Non. Tu as divise la vitesse par le temps au lieu de multiplier. d = v × t / 2 = 340 × 1,4 / 2 = 238 m." Feedback mauvaise reponse D : "Non. Tu as multiplie v × t sans diviser par 2. L'echo est un aller-retour : d = v × t / 2 = 238 m."

Question 4

Le sonar d'un bateau de peche au large de La Reunion envoie une impulsion ultrasonore. Le signal revient 0,2 s plus tard. La vitesse du son dans l'eau de mer est 1 500 m/s. Quelle est la profondeur du fond marin ?

Tip : Meme principe que l'echo : le son fait aller-retour. d = (v × t) / 2.

• ◻ A) 300 m
• ✅ B) 150 m
• ◻ C) 7 500 m
• ◻ D) 75 m

Feedback bonne reponse : "Parfait ! d = (1 500 × 0,2) / 2 = 300 / 2 = 150 m. Le sonar utilise exactement le principe de l'echo." Feedback mauvaise reponse A : "Tu as oublie de diviser par 2. Le son fait aller et retour : d = (1 500 × 0,2) / 2 = 150 m." Feedback mauvaise reponse C : "Non. Tu as multiplie sans le temps ou fait une erreur de calcul. d = 1 500 × 0,2 / 2 = 150 m." Feedback mauvaise reponse D : "Non. Verifie : 1 500 × 0,2 = 300, et 300 / 2 = 150 m, pas 75 m."

Question 5

Quelle est la difference fondamentale entre un signal analogique et un signal numerique ?

Tip : Pense a l'aiguille d'une montre (analogique) vs l'affichage chiffre (numerique). L'un est continu, l'autre est discret.

• ◻ A) Le signal analogique est plus rapide que le signal numerique
• ◻ B) Le signal numerique transporte plus d'information par definition
• ✅ C) La grandeur analogique varie continûment ; une représentation numérique utilise des valeurs discrètes, codables par plusieurs bits
• ◻ D) Il n'y a pas de difference, les deux sont equivalents

Feedback bonne reponse : "Excellent ! La grandeur analogique peut prendre une plage continue de valeurs. Le numérique représente des valeurs discrètes ; un bit vaut 0 ou 1, mais plusieurs bits codent plus de deux valeurs." Feedback mauvaise reponse A : "Non. La vitesse n'est pas le critere distinctif. C'est la nature du signal (continu vs discret) qui les differencie." Feedback mauvaise reponse B : "Non. Ce n'est pas une question de quantite d'information par definition. La difference porte sur la nature continue ou discrete du signal." Feedback mauvaise reponse D : "Non. Ils sont tres differents ! L'analogique est continu, le numerique est discret. Le numerique est plus robuste au bruit."

Question 6

En informatique, un octet correspond a combien de bits ?

Tip : C'est une correspondance a connaitre par coeur : bit = plus petite unite, octet = groupe de bits.

• ◻ A) 2 bits
• ◻ B) 4 bits
• ✅ C) 8 bits
• ◻ D) 16 bits

Feedback bonne reponse : "Parfait ! 1 octet = 8 bits. C'est la base de toute l'informatique numerique. 1 kilooctet (ko) = 1 000 octets ; 1 kibioctet (Kio) = 1 024 octets." Feedback mauvaise reponse A : "Non. 2 bits = 1 paire. Un octet = 8 bits. Exemple : 01001101 est un octet." Feedback mauvaise reponse B : "Non. 4 bits s'appelle un quartet ou nibble. Un octet = 8 bits." Feedback mauvaise reponse D : "Non. 16 bits = 2 octets. Un seul octet contient 8 bits."

Question 7

Une image numerique a une définition de 100 × 80 pixels. Chaque pixel est code sur 3 octets (couleur RVB). Quelle est la taille de cette image non compressee ?

Tip : Taille = nombre de pixels × profondeur de codage. Nombre de pixels = largeur × hauteur.

• ◻ A) 240 octets
• ◻ B) 8 000 octets
• ✅ C) 24 000 octets
• ◻ D) 80 000 octets

Feedback bonne reponse : "Bravo ! Nb pixels = 100 × 80 = 8 000. Taille = 8 000 × 3 = 24 000 octets. Methode : pixels × profondeur." Feedback mauvaise reponse A : "Non. Tu as peut-etre additionne les dimensions au lieu de les multiplier. Nb pixels = 100 × 80 = 8 000, puis × 3 octets = 24 000." Feedback mauvaise reponse B : "Presque ! Tu as bien calcule le nombre de pixels (8 000) mais tu as oublie de multiplier par la profondeur de codage (3 octets/pixel)." Feedback mauvaise reponse D : "Non. 80 000 = 100 × 80 × 10. La profondeur est de 3 octets/pixel, pas 10. Taille = 8 000 × 3 = 24 000 octets."

Question 8

Le cable sous-marin SAFE relie La Reunion au reseau Internet mondial via des signaux numeriques lumineux. Pourquoi prefere-t-on les signaux numeriques aux signaux analogiques pour ce type de transmission ?

Tip : Pense a ce qui se passe quand un signal est perturbe par du bruit lors d'une longue transmission.

• ◻ A) Les signaux numeriques sont plus beaux
• ◻ B) Les signaux numeriques sont plus anciens et donc plus fiables
• ✅ C) Les données numériques peuvent être régénérées exactement si les bits restent correctement reconnaissables ou les erreurs corrigeables
• ◻ D) Les signaux analogiques ne peuvent pas se propager dans la fibre optique

Feedback bonne reponse : "Excellent ! La régénération des données peut être exacte si les bits sont correctement détectés ; le bruit trop important peut toutefois provoquer des erreurs." Feedback mauvaise reponse A : "Non. Ce n'est pas une question d'esthetique. La robustesse au bruit est l'avantage decisif du numerique." Feedback mauvaise reponse B : "Non. Au contraire, le numerique est une technologie plus recente que l'analogique." Feedback mauvaise reponse D : "Non. La fibre optique peut transporter des signaux analogiques ou numeriques. L'avantage du numerique est sa robustesse, pas son type de support."

Question 9

Une photo prise avec un smartphone a La Reunion lors d'une eruption du Piton de la Fournaise a une définition de 4 000 × 3 000 pixels codee sur 3 octets par pixel. Quelle est sa taille non compressee en mega-octets (Mo) ? (1 Mo = 1 000 000 octets)

Tip : Calcule d'abord le nombre total de pixels, multiplie par la profondeur, puis convertis en Mo.

• ◻ A) 3,6 Mo
• ✅ B) 36 Mo
• ◻ C) 360 Mo
• ◻ D) 12 Mo

Feedback bonne reponse : "Parfait ! 4 000 × 3 000 = 12 000 000 pixels. × 3 octets = 36 000 000 octets = 36 Mo. C'est pour ca qu'on compresse les photos !" Feedback mauvaise reponse A : "Non. Verifie le calcul : 4 000 × 3 000 × 3 = 36 000 000 octets = 36 Mo, pas 3,6 Mo." Feedback mauvaise reponse C : "Non. 36 000 000 octets = 36 Mo (avec 1 Mo = 1 000 000 octets). Tu as peut-etre divise par 100 000 au lieu de 1 000 000." Feedback mauvaise reponse D : "Presque ! 12 000 000 pixels × 3 octets = 36 Mo. Tu as oublie de multiplier par la profondeur de codage (3 octets/pixel)."

Question 10

Lors de la numerisation d'un son, qu'appelle-t-on la frequence d'echantillonnage ?

Tip : Echantillonner = prendre des "photos" du signal a intervalles reguliers. Le nombre de ces mesures par seconde définit la fréquence d’échantillonnage ; la qualité dépend aussi du nombre de bits par mesure et du signal.

• ◻ A) La frequence du son original a numeriser
• ◻ B) La quantite de bits utilises pour coder chaque echantillon
• ✅ C) Le nombre de mesures (echantillons) effectuees par seconde lors de la conversion
• ◻ D) La vitesse de transmission du fichier numerique

Feedback bonne reponse : "Excellent ! La frequence d'echantillonnage (en Hz) indique combien de fois par seconde on mesure le signal analogique. 44 100 Hz = qualite CD audio." Feedback mauvaise reponse A : "Non. La frequence d'echantillonnage est une propriete du convertisseur, pas du son original. Ne pas confondre la fréquence des mesures avec les fréquences présentes dans le son." Feedback mauvaise reponse B : "Non. La quantite de bits par echantillon s'appelle la profondeur de codage (ou resolution). La frequence d'echantillonnage = nombre de mesures/seconde." Feedback mauvaise reponse D : "Non. La vitesse de transmission est liee au debit (en bits/s). La frequence d'echantillonnage concerne la conversion analogique → numerique."

Tips — Aide-memoire

Fiches de revision rapide. Chaque tip = une notion clé du chapitre.

Tip 1 — Le son et sa propagation

A retenir : Le son est une vibration mecanique. Il se propage dans les milieux materiels (air, eau, solides) mais PAS dans le vide. Dans l'air, la vitesse du son est v ≈ 340 m/s. Dans l'eau, v ≈ 1 500 m/s.

Formule : d = v × t

Piege a eviter : Confondre la vitesse du son (340 m/s dans l'air) avec la vitesse de la lumiere (300 000 km/s). Le son est environ 1 million de fois plus lent.

Tip 2 — L'echo et le sonar

A retenir : L'echo est la reflexion du son sur un obstacle. Le son parcourt la distance aller + retour. Pour calculer la distance a l'obstacle, il faut diviser par 2. Le sonar utilise ce principe avec des ultrasons.

Formule : d = (v × t) / 2

Piege a eviter : Oublier de diviser par 2 ! Le son fait l'aller ET le retour. Si t = 1 s et v = 340 m/s, d = 170 m (pas 340 m).

Tip 3 — Analogique vs numerique

A retenir : Un signal analogique est continu (il peut prendre une infinite de valeurs). Un signal numerique est discret (il ne prend que des valeurs precises, en binaire : 0 ou 1). Le numerique est plus robuste au bruit lors des transmissions.

Formule : Pas de formule — c'est une distinction conceptuelle.

Piege a eviter : Croire que numerique = de meilleure qualite par nature. La qualite depend de la resolution de numerisation. Un CD audio (44 100 Hz, 16 bits) est de tres bonne qualite.

Tip 4 — Bit, octet et codage d'image

A retenir : Le bit est la plus petite unite d'information (0 ou 1). Un octet = 8 bits. Une image numerique est formee de pixels. La taille des données pixels non compressées, hors en-têtes = largeur × hauteur × profondeur de codage.

Formule : Taille (octets) = Nb_pixels × profondeur (octets/pixel) | Nb_pixels = largeur × hauteur

Piege a eviter : Oublier de multiplier par la profondeur de codage. Une image RVB (3 canaux) sur 1 octet/canal a une profondeur de 3 octets/pixel.

Tip 5 — Frequence d'echantillonnage et numerisation

A retenir : Numeriser un son consiste a le mesurer a intervalles reguliers (echantillonnage) et a coder chaque mesure en binaire (quantification). La qualité dépend de la fréquence d’échantillonnage, du nombre de bits par mesure et du signal à représenter. Un CD audio utilise 44 100 Hz.

Formule pour un son mono non compressé : Débit (bits/s) = fréquence_échantillonnage × profondeur_codage (bits/échantillon) ; multiplier aussi par le nombre de canaux en multicanal.

Piege a eviter : Confondre frequence d'echantillonnage et frequence du son. Pour ce chapitre, retenir seulement sa définition : nombre de mesures par seconde. La reconstruction d’un signal limité en bande est un approfondissement qui demande des conditions supplémentaires.

Drag the Words — Texte a trous

Glisse les mots au bon endroit dans le texte.

Exercice 1 — Propagation du son

Le son est une vibration mecanique qui se propage dans un milieu materiel. Il ne peut pas se propager dans le vide. La vitesse du son dans l'air est d'environ 340 m/s. Dans l'eau de mer, le son est plus rapide qu'dans l'air. Un son audible par l'humain a une frequence comprise entre 20 Hz et 20 000 Hz.

Feedback reussi : "Parfait ! Tu maitrises la propagation du son et ses caracteristiques." Feedback incomplet : "Relis la section 'Nature et propagation du son'. Attention aux valeurs numeriques."

Exercice 2 — L'echo et le sonar

L'echo est la reflexion d'un son sur un obstacle. Pour calculer la distance d a l'obstacle, on utilise la formule d = v × t / 2 car le son fait un aller-retour. Le sonar utilise ce principe avec des ultrasons pour mesurer la profondeur des oceans. Dans le cirque de Mafate a La Reunion, les falaises produisent de remarquables echos.

Feedback reussi : "Excellent ! Tu maitrises le principe de l'echo et du sonar." Feedback incomplet : "Relis la section 'Echo et sonar'. N'oublie surtout pas le ÷2 !"

Exercice 3 — Signal analogique et numerique

Un signal analogique est continu : il peut prendre une infinite de valeurs. Un signal numerique est discret : il représente des valeurs parmi un ensemble discret, souvent codées en binaire à l’aide de bits 0 ou 1. Le bit est la plus petite unite d'information numerique. Un octet regroupe 8 bits. Le signal numerique est plus robuste au bruit lors des transmissions longue distance.

Feedback reussi : "Parfait ! Tu distingues clairement analogique et numerique." Feedback incomplet : "Relis la section 'Signaux analogique et numerique'. Les definitions cles sont : bit, octet, binaire."

Exercice 4 — Codage d'une image numerique

Une image numerique est constituee de pixels, qui sont les plus petits elements de l'image. La definition d’une image indique ses dimensions en pixels, en largeur et en hauteur. Pour calculer la taille d'une image, on multiplie le nombre de pixels par la profondeur de codage. Dans le modèle RVB 24 bits étudié, chaque pixel est codé sur 3 octets (un par canal de couleur). Ainsi une image 200 × 100 pixels RVB occupe 200 × 100 × 3 = 60 000 octets.

Feedback reussi : "Bravo ! Tu sais calculer la taille d'une image non compressee." Feedback incomplet : "Relis la section 'Codage d'une image numerique'. La formule est : taille = pixels × profondeur."

Exercice 5 — Transmission numerique et cable SAFE

Le cable sous-marin SAFE relie La Reunion au reseau Internet mondial. Il transmet des signaux numeriques sous forme d'impulsions lumineuses dans une fibre optique. Les signaux numeriques sont preferes car ils peuvent être regeneres exactement si les bits restent reconnaissables ou si les erreurs sont corrigées, même après une longue distance. La quantite d'information transmise par seconde s'appelle le debit, exprimee en bits par seconde (bit/s).

Feedback reussi : "Excellent ! Tu comprends les enjeux de la transmission numerique pour La Reunion." Feedback incomplet : "Relis la section 'Transmission numerique'. Le cable SAFE est un exemple concret pour La Reunion."