# Ondes et signaux en 3ème : cours et exercices corrigés

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Une onde transporte de l’énergie et de l’information sans transporter de matière. Une onde mécanique (son, vague) a besoin d’un milieu matériel. Une onde électromagnétique (lumière, ondes radio) peut se propager dans le vide.

Méthode :
1. Identifier l’onde : mécanique ou électromagnétique.
2. Vérifier si elle a besoin d’un milieu matériel.
3. Identifier l’information transportée.

Exemple résolu : Une radio reçoit des signaux venant d’un satellite à travers le vide spatial. Quelle est la nature de cette onde ?
- Elle se propage dans le vide : elle ne peut pas être mécanique.
Réponse : Une onde électromagnétique.

À retenir :
- Une onde transporte de l’énergie et de l’information, pas de matière.
- Onde mécanique : milieu nécessaire. Onde électromagnétique : vide possible.

Exercices corrigés :

1. (facile) Le son a besoin d’un milieu matériel pour se propager. Et la lumière ?
   Réponse : elle peut se propager dans le vide
   Explication : La lumière du Soleil traverse le vide spatial pour arriver jusqu’à nous : elle peut se propager dans le vide.
2. (facile) Un téléphone portable communique avec une antenne relais grâce à des ondes :
   Réponse : électromagnétiques
   Explication : Les téléphones utilisent des ondes radio, qui sont des ondes électromagnétiques comme la lumière.
3. (facile) Un téléphone portable communique avec l’antenne relais grâce à :
   Réponse : des ondes électromagnétiques
   Explication : Les ondes radio transportent les appels et les données.
4. (moyen) Un sonar envoie un ultrason vers le fond de la mer. L’écho revient 1 s plus tard. Dans l’eau de mer, le son se propage à 1 500 m/s. Quelle est la profondeur, en m ?
   Réponse : 750 m
   Explication : Distance aller-retour : 1 500 × 1 = 1500 m. Profondeur : 1500 ÷ 2 = 750 m.
5. (moyen) Une onde radio se propage à 300 000 km/s. Quelle distance parcourt-elle en 5 ms, en km ?
   Réponse : 1500 km
   Explication : En 1 ms (0,001 s), elle parcourt 300 000 × 0,001 = 300 km. En 5 ms : 300 × 5 = 1500 km.
6. (moyen) La lumière du Soleil : de quel type d’onde s’agit-il ?
   Réponse : onde électromagnétique
   Explication : Elle peut se propager dans le vide : c’est une onde électromagnétique.
7. (moyen) Les ondes électromagnétiques se propagent dans le vide à la vitesse de :
   Réponse : 300 000 km/s
   Explication : Toutes les ondes électromagnétiques vont à la vitesse de la lumière dans le vide.
8. (moyen) Un satellite géostationnaire est à environ 36 000 km d’altitude. Combien de temps met un signal radio (300 000 km/s) pour lui parvenir depuis le sol, en s ?
   Réponse : 0,12 s
   Explication : 36 000 ÷ 300 000 = 0,12 s.
9. (moyen) Le domaine des sons audibles par l’oreille humaine va environ de :
   Réponse : 20 Hz à 20 000 Hz
   Explication : En dessous : infrasons ; au-dessus : ultrasons.
10. (moyen) Le faisceau d’un pointeur laser : de quel type d’onde s’agit-il ?
   Réponse : onde électromagnétique
   Explication : Onde électromagnétique : elle peut se propager dans le vide.
11. (moyen) L’information portée par l’indication d’un thermomètre à alcool est :
   Réponse : analogique
   Explication : Elle varie de façon continue : information analogique.
12. (moyen) Le son d’une guitare : de quel type d’onde s’agit-il ?
   Réponse : onde sonore (mécanique)
   Explication : Elle a besoin d’un milieu matériel pour se propager : c’est une onde mécanique.
13. (moyen) Pourquoi peut-on communiquer par radio avec un astronaute dans l’espace ?
   Réponse : les ondes radio se propagent dans le vide
   Explication : Les ondes radio sont électromagnétiques.
14. (moyen) L’échographie utilise des ultrasons plutôt que des rayons X car :
   Réponse : les ultrasons sont sans danger pour le corps
   Explication : Les rayons X sont ionisants : on limite leur usage.
15. (moyen) Les rayons ultraviolets du Soleil : de quel type d’onde s’agit-il ?
   Réponse : onde électromagnétique
   Explication : Onde électromagnétique : elle peut se propager dans le vide.
16. (moyen) L’information portée par un SMS envoyé par téléphone est :
   Réponse : numérique
   Explication : Elle est codée par des 0 et des 1 : information numérique.
17. (moyen) Un signal GPS met 0,07 s pour venir d’un satellite (300 000 km/s). À quelle distance est le satellite, en km ?
   Réponse : 21000 km
   Explication : d = 300 000 × 0,07 = 21000 km.
18. (moyen) Le signal Wi-Fi : de quel type d’onde s’agit-il ?
   Réponse : onde électromagnétique
   Explication : Elle peut se propager dans le vide : c’est une onde électromagnétique.
19. (moyen) Un signal numérique ne peut prendre que :
   Réponse : un nombre limité de valeurs (souvent 0 ou 1)
   Explication : Un signal numérique code l’information en bits.
20. (moyen) En échographie, les ultrasons vont à 1 500 m/s dans le corps. Quelle distance parcourent-ils en 0,4 ms, en cm ?
   Réponse : 60 cm
   Explication : 0,4 ms = 0,0004 s ; d = 1 500 × 0,0004 = 0,6 m = 60 cm.
21. (moyen) Le signal Bluetooth d’une enceinte : de quel type d’onde s’agit-il ?
   Réponse : onde électromagnétique
   Explication : Onde électromagnétique : elle peut se propager dans le vide.
22. (moyen) L’information portée par la position des aiguilles d’une horloge est :
   Réponse : analogique
   Explication : Elle varie de façon continue : information analogique.
23. (moyen) Les ultrasons vont à 1 500 m/s dans le corps. Un écho revient d’un organe 0,08 ms après l’émission. À quelle profondeur est l’organe, en cm ?
   Réponse : 6 cm
   Explication : Aller-retour : 1 500 × 0,00008 = 0,12 m ; profondeur : 0,06 m = 6 cm.
24. (moyen) Les ultrasons d’une échographie : de quel type d’onde s’agit-il ?
   Réponse : onde sonore (mécanique)
   Explication : Elle a besoin d’un milieu matériel pour se propager : c’est une onde mécanique.
25. (moyen) Le son capté par un microphone est d’abord converti en :
   Réponse : un signal électrique analogique
   Explication : Le micro transforme les vibrations de l’air en tension électrique.
26. (moyen) Les ondes d’un radar routier : de quel type d’onde s’agit-il ?
   Réponse : onde électromagnétique
   Explication : Onde électromagnétique : elle peut se propager dans le vide.
27. (moyen) L’information portée par la musique gravée sur un CD est :
   Réponse : numérique
   Explication : Elle est codée par des 0 et des 1 : information numérique.
28. (moyen) Combien de bits contient un octet ?
   Réponse : 8
   Explication : Un octet = 8 bits.
29. (moyen) Les rayons X d’une radiographie : de quel type d’onde s’agit-il ?
   Réponse : onde électromagnétique
   Explication : Elle peut se propager dans le vide : c’est une onde électromagnétique.
30. (moyen) Un signal Wi-Fi parcourt 150 m. Combien de temps lui faut-il, en microsecondes, à 300 000 000 m/s ?
   Réponse : 0,5
   Explication : t = 150 ÷ 300 000 000 s = 0,5 µs.
31. (moyen) Le bruit du tonnerre : de quel type d’onde s’agit-il ?
   Réponse : onde sonore (mécanique)
   Explication : Onde mécanique : elle a besoin de matière pour se propager.
32. (moyen) L’information portée par le sillon d’un disque vinyle est :
   Réponse : analogique
   Explication : Elle varie de façon continue : information analogique.
33. (moyen) Les micro-ondes d’un four : de quel type d’onde s’agit-il ?
   Réponse : onde électromagnétique
   Explication : Elle peut se propager dans le vide : c’est une onde électromagnétique.
34. (moyen) Un bit est :
   Réponse : la plus petite unité d’information numérique (0 ou 1)
   Explication : Toute information numérique est une suite de bits.
35. (moyen) Une onde sonore se propage à 340 m/s. Quelle distance parcourt-elle pendant une période d’un son de 340 Hz, en m ?
   Réponse : 1 m
   Explication : T = 1 ÷ 340 s ; d = 340 ÷ 340 = 1 m.
36. (moyen) Les infrasons émis par un éléphant : de quel type d’onde s’agit-il ?
   Réponse : onde sonore (mécanique)
   Explication : Onde mécanique : elle a besoin de matière pour se propager.
37. (moyen) L’information portée par un QR code est :
   Réponse : numérique
   Explication : Elle est codée par des 0 et des 1 : information numérique.
38. (moyen) Le signal d’une radio FM : de quel type d’onde s’agit-il ?
   Réponse : onde électromagnétique
   Explication : Elle peut se propager dans le vide : c’est une onde électromagnétique.
39. (moyen) Le signal de la télévision numérique terrestre : de quel type d’onde s’agit-il ?
   Réponse : onde électromagnétique
   Explication : Onde électromagnétique : elle peut se propager dans le vide.
40. (moyen) L’information portée par la tension fournie par un microphone est :
   Réponse : analogique
   Explication : Elle varie de façon continue : information analogique.
41. (moyen) Le bruit d’un moteur : de quel type d’onde s’agit-il ?
   Réponse : onde sonore (mécanique)
   Explication : Elle a besoin d’un milieu matériel pour se propager : c’est une onde mécanique.
42. (moyen) Le son d’une sirène : de quel type d’onde s’agit-il ?
   Réponse : onde sonore (mécanique)
   Explication : Onde mécanique : elle a besoin de matière pour se propager.
43. (moyen) L’information portée par une photo stockée sur une clé USB est :
   Réponse : numérique
   Explication : Elle est codée par des 0 et des 1 : information numérique.
44. (moyen) Le signal GPS d’un satellite : de quel type d’onde s’agit-il ?
   Réponse : onde électromagnétique
   Explication : Elle peut se propager dans le vide : c’est une onde électromagnétique.
45. (difficile) Un satellite de télévision se trouve à 36 000 km de la surface de la Terre. Ses ondes se propagent à 300 000 km/s. Combien de temps met le signal pour arriver jusqu’à nous, en s ?
   Réponse : 0,12 s
   Explication : t = d ÷ v = 36 000 ÷ 300 000 = 0,12 s.
46. (difficile) Un radar envoie une onde vers un avion et reçoit l’écho 0,2 ms plus tard (300 000 km/s). À quelle distance est l’avion, en km ?
   Réponse : 30 km
   Explication : Aller-retour : 300 000 × 0,0002 = 60 km ; distance : 30 km.
47. (difficile) Un signal radio fait l’aller-retour Terre – satellite géostationnaire (36 000 km d’altitude). Quelle est la durée totale, en s ?
   Réponse : 0,24 s
   Explication : 2 × 36 000 = 72 000 km ; 72 000 ÷ 300 000 = 0,24 s.
48. (difficile) Un sonar reçoit l’écho d’un banc de poissons 0,4 s après l’émission. Le son va à 1 500 m/s dans l’eau. À quelle profondeur sont les poissons, en m ?
   Réponse : 300 m
   Explication : Aller-retour : 1 500 × 0,4 = 600 m ; profondeur : 300 m.
49. (difficile) Dans une fibre optique, l’information est transportée par :
   Réponse : de la lumière
   Explication : La lumière se réfléchit le long de la fibre.
50. (difficile) Un fichier fait 250 octets. Combien de bits contient-il ?
   Réponse : 2000
   Explication : 250 × 8 = 2000 bits.
51. (difficile) Une onde transporte :
   Réponse : de l’énergie, sans transport de matière
   Explication : Une onde propage une perturbation, pas de la matière.

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Source : Physique C OK, https://www.physique-c-ok.fr/exercices-physique-chimie-3e/signaux/ondes-et-signaux/