62 exercices pour t'entraîner sur Les signaux pour communiquer en 3ᵉ, du QCM à la démonstration. 20 corrigés en détail ci-dessous. Revoir le cours.
Qu'est-ce qu'un signal transporte d'un point à un autre ?
B) Une information
Un signal transporte une information sans transporter de matière. Si tu as répondu A, tu as confondu : quand tu parles, l'air vibre sur place, il n'avance pas jusqu'à l'oreille de l'autre. Mémo : signal = messager d'information.
Yasmine envoie un message vocal à Amine. Que voyage réellement entre les deux téléphones ?
B) Une information, sans transport de matière
Le message vocal est une information codée puis transmise : aucune matière ne fait le trajet d'un téléphone à l'autre. Si tu as répondu A, rappelle-toi qu'un signal transporte de l'information, pas de la matière. C'est le cœur de la définition du chapitre.
À quelle vitesse environ le son se propage-t-il dans l'air ?
A) m/s
Dans l'air, le son avance à environ mètres par seconde. Si tu as répondu C, tu as donné la vitesse de la lumière, bien plus rapide. Mémo : le son fait m en une seconde, à peu près la longueur de trois terrains de football.
À quelle vitesse environ la lumière se propage-t-elle dans le vide ?
B) km/s
La lumière file à environ km/s, soit m/s. Si tu as répondu A, tu as donné la vitesse du son. La lumière est environ un million de fois plus rapide que le son.
Dans quel milieu le son ne peut-il pas se propager ?
C) Dans le vide
Le son est une vibration qui se transmet de proche en proche entre les particules de matière : il lui faut un milieu matériel. Dans le vide, il n'y a aucune matière à faire vibrer, donc aucun son ne passe. Seule la lumière traverse le vide.
Comment la lumière du Soleil parvient-elle jusqu'à la Terre, en traversant l'espace ?
B) Parce que la lumière se propage même dans le vide
Contrairement au son, la lumière n'a pas besoin de matière pour se propager : elle traverse le vide de l'espace. C'est pour cela que la lumière du Soleil nous parvient à travers des millions de kilomètres de vide.
Pendant un orage à Marrakech, pourquoi Yasmine voit-elle l'éclair avant d'entendre le tonnerre ?
B) Parce que la lumière va beaucoup plus vite que le son
L'éclair et le tonnerre naissent au même instant, mais la lumière de l'éclair arrive quasi instantanément alors que le son du tonnerre, mille fois plus lent, prend du retard. Si tu as répondu A, c'est faux : les deux naissent ensemble du même coup de foudre.
Quelle relation relie la distance , la vitesse et la durée ?
A)
La distance parcourue est le produit de la vitesse par la durée : . Si tu as répondu C, tu as confondu avec la formule de la vitesse . Mémo : plus on va vite et plus on roule longtemps, plus on parcourt de distance, donc on multiplie.
Que mesure une année-lumière ?
B) Une distance
Malgré le mot « année », une année-lumière est une distance : celle que parcourt la lumière en un an. Si tu as répondu A, tu es tombé dans le piège du nom. Mémo : « à 4 années-lumière » répond à la question « à quelle distance ? ».
Sous quelle forme un signal numérique code-t-il l'information ?
B) Sous forme d'une suite de 0 et de 1
Un signal numérique code l'information en une suite de chiffres binaires, des 0 et des 1. C'est ce codage qui rend le numérique si fidèle : tant qu'on distingue un 0 d'un 1, le message est reconstitué exactement. Un signal analogique, lui, varie de façon continue.
Le son peut se propager dans le vide.
B) Faux
Le son a besoin d'un milieu matériel (air, eau, solide) pour se propager. Dans le vide, il n'y a aucune matière à faire vibrer : le son ne passe pas. Seule la lumière traverse le vide.
La lumière se propage beaucoup plus vite que le son.
A) Vrai
La lumière ( km/s) est environ un million de fois plus rapide que le son ( m/s). C'est pour cela qu'on voit l'éclair avant d'entendre le tonnerre.
Un signal transporte de la matière d'un point à un autre.
B) Faux
Un signal transporte une information, pas de la matière. Quand tu parles, l'air vibre sur place sans avancer ; quand la lumière voyage, aucun objet ne fait le trajet. C'est la définition même du signal.
Salma affirme : « Une année-lumière est une durée, c'est le temps que met la lumière à voyager. » A-t-elle raison ?
B) Faux
Salma est tombée dans le piège du nom. Une année-lumière est une distance : celle que parcourt la lumière en un an. Ce n'est jamais une durée. Mémo : « à 4 années-lumière » répond à « à quelle distance ? ».
Dans une fibre optique, l'information est transportée sous forme de lumière guidée.
A) Vrai
La fibre optique est un fil de verre très fin dans lequel l'information voyage sous forme de lumière guidée, à très grande vitesse. C'est ce qui apporte Internet à très haut débit dans les villes marocaines.
Le son se propage à m/s. Quelle distance parcourt-il en secondes ?
m
On applique m. Vérifie l'unité : des m/s multipliés par des secondes donnent bien des mètres.
Yasmine entend le tonnerre secondes après l'éclair. Le son va à m/s. À quelle distance se trouve l'orage ?
m
On applique m, soit environ km. La lumière de l'éclair arrivant quasi instantanément, la durée mesurée est bien le temps de trajet du son.
Convertis km en mètres.
m
Comme km m, on a km m. Cette conversion est indispensable avant d'appliquer avec une vitesse en m/s.
Le son va à m/s. Quelle distance parcourt-il en secondes ?
m
On applique m, soit km. C'est par exemple la distance d'un orage dont le tonnerre arrive secondes après l'éclair.
Depuis la plage de Tanger, Karim observe le phare du port qui émet un faisceau lumineux vers le large. Il se demande : ce faisceau est-il un signal sonore ou un signal lumineux, et transporte-t-il de la matière jusqu'aux bateaux ? Réponds en justifiant.
C'est un signal lumineux (porté par la lumière), et il ne transporte pas de matière, seulement une information.
Le faisceau du phare est de la lumière : c'est donc un signal lumineux, pas sonore. Comme tout signal, il transporte une information (« voici la position de la côte ») vers les marins, sans qu'aucun objet ne fasse le trajet jusqu'au bateau. C'est l'idée centrale du chapitre : un signal achemine de l'information, jamais de la matière.
À partir de , comment exprimer la durée ?
À partir de , comment exprimer la vitesse ?
Karim affirme : « Sur la Lune, où il n'y a pas d'air, deux astronautes pourraient se parler à voix nue, sans radio. » Pourquoi a-t-il tort ?
Entre la lumière ( km/s) et le son ( m/s), laquelle de ces affirmations est correcte ?
Amine crie face à une falaise et entend son écho revenir secondes plus tard. Le son va à m/s. À quelle distance se trouve la falaise ?
Quelle est la différence entre un signal analogique et un signal numérique ?
Pourquoi un fichier numérique copié mille fois reste-t-il identique à l'original, contrairement à une vieille cassette analogique recopiée ?
Parmi ces moyens de communication, lequel utilise la lumière guidée plutôt que des ondes dans l'air ?
Salma écrit : « Le son met secondes pour faire mètre. » Où est son erreur ?
Pour estimer la distance d'un orage, on compte les secondes entre l'éclair et le tonnerre, puis on multiplie par . Pourquoi peut-on négliger le temps de trajet de la lumière de l'éclair ?
Un signal numérique résiste mieux au bruit qu'un signal analogique.
Pour calculer la distance d'un mur à partir de la durée d'un écho, il faut diviser par 2 la distance parcourue par le son.
Le GSM (téléphonie mobile) et le Wi-Fi transmettent l'information par des ondes, sans fil.
La lumière a besoin d'un milieu matériel pour se propager, comme le son.
Dire que l'étoile Proxima du Centaure est à années-lumière, c'est donner une distance, et cela signifie que sa lumière met ans à nous parvenir.
Yasmine entend le tonnerre secondes après l'éclair. Le son va à m/s. À quelle distance se trouve l'orage ?
Le son se propage à m/s. Combien de temps met-il pour parcourir m ?
Karim crie face à une falaise et entend l'écho revenir secondes plus tard. Le son va à m/s. À quelle distance se trouve la falaise ?
La vitesse de la lumière vaut km/s. Exprime-la en mètres par seconde (m/s).
Au stade de Casablanca, Amine est assis dans les tribunes. Sur la pelouse, un tambour résonne. Amine remarque qu'il voit le geste du percussionniste avant d'entendre le son, avec un léger décalage. Le son va à m/s et Amine est à m de la pelouse. Calcule le décalage entre le geste vu et le son entendu, et explique pourquoi le geste arrive « avant ».
Pendant l'orage à Marrakech, Karim regarde l'éclair et entend le tonnerre secondes plus tard. Il en conclut : « Le son et la lumière vont à la même vitesse, sinon je verrais l'éclair et j'entendrais le tonnerre exactement en même temps. » A-t-il raison ?
Yasmine parle à Amine de l'autre côté de la cour du lycée à Casablanca. Salma explique : « Quand Yasmine parle, l'air de sa bouche voyage jusqu'à l'oreille d'Amine, et c'est cet air qui porte le message. » Où est l'erreur de Salma ?
À Marrakech, Yasmine observe un orage. Lors d'un premier éclair, elle compte secondes avant le tonnerre. Quelques minutes plus tard, lors d'un second éclair, elle ne compte plus que secondes. Le son va à m/s. Calcule la distance de l'orage aux deux instants, puis dis s'il se rapproche ou s'éloigne, en justifiant.
Pour mesurer la distance Terre-Lune, des scientifiques envoient un faisceau laser vers la Lune et mesurent le temps qu'il met à revenir : secondes pour l'aller-retour. La lumière va à m/s. Calcule la distance parcourue par le laser, puis la distance Terre-Lune. Explique pourquoi il faut diviser par 2.
Karim envoie un fichier par fibre optique de Casablanca à Rabat, distantes de km. Dans le verre de la fibre, la lumière va un peu moins vite que dans le vide, mais pour simplifier on prendra ici m/s. Calcule la durée du trajet du signal lumineux. Convertis d'abord la distance en mètres, puis exprime le résultat en millisecondes.
Le tonnerre parvient à Yasmine secondes après l'éclair. Le son va à m/s. Donne la distance de l'orage en mètres.
Dans une grotte de la région d'Agadir, Salma crie et entend l'écho revenir secondes plus tard. Le son va à m/s. À quelle distance se trouve la paroi qui renvoie l'écho ?
La distance Terre-Lune vaut environ m. La lumière va à m/s. Combien de temps met un signal lumineux pour parcourir cette distance ? Donne le résultat en secondes.
Le tonnerre parvient à Yasmine secondes après l'éclair. Le son va à m/s. Donne la distance de l'orage en kilomètres.
Un feu d'artifice est tiré au-dessus de la baie de Tanger. Un spectateur voit l'explosion, puis entend la détonation seconde plus tard. Le son va à m/s. À quelle distance se trouve le feu d'artifice ?
La lumière du Soleil met environ secondes à nous parvenir. La lumière va à m/s. Quelle est la distance Terre-Soleil ?
Un signal sonore parcourt m en secondes dans un milieu. Quelle est sa vitesse de propagation ?
Une astuce populaire dit : « Compte les secondes entre l'éclair et le tonnerre, divise par 3, tu as la distance en kilomètres. » Pourquoi cette astuce fonctionne-t-elle à peu près ?
Salma veut la durée mise par le son pour parcourir km, à m/s. Elle écrit et trouve s. Pourquoi son résultat est-il faux ?
Yasmine laisse un message vocal à Amine via une application. Dans quel ordre l'information est-elle traitée ?
Pour franchir km, un signal lumineux dans la fibre ( m/s) met environ ms ; un signal sonore dans l'air ( m/s) mettrait bien plus longtemps. Environ combien de temps mettrait le son pour ces km ?
Karim plonge la tête sous l'eau dans une piscine pendant qu'un ami tape sur le bord. Le son va plus vite dans l'eau ( m/s) que dans l'air ( m/s). Que peut-on en conclure sur la propagation du son ?
Lors d'un orage, l'éclair se produit avant le tonnerre, c'est pourquoi on le voit en premier.
La fibre optique et le Wi-Fi reposent sur le même moyen de transmission : des ondes qui se propagent dans l'air.
Observer une étoile située à années-lumière, c'est la voir telle qu'elle était il y a ans.
Pour trouver la distance d'une falaise à partir d'un écho, Karim multiplie directement la vitesse du son par la durée de l'écho, sans diviser par 2. Sa méthode donne le bon résultat.
Un fichier numérique copié de nombreuses fois se dégrade progressivement, comme une cassette analogique recopiée.