# Les sons et leurs fréquences en 4ème : cours et exercices corrigés

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Un son pur est caractérisé par sa fréquence f, exprimée en hertz (Hz). Plus la fréquence est élevée, plus le son est aigu. L’oreille humaine perçoit les fréquences comprises entre environ 20 Hz et 20 000 Hz.

Méthode :
1. Repérer la fréquence en hertz.
2. Comparer : fréquence plus élevée = son plus aigu.
3. Vérifier si le son est audible (entre 20 Hz et 20 kHz).

Exemple résolu : Un diapason émet un son de fréquence 440 Hz. Ce son est-il audible ? Est-il plus aigu qu’un son de 220 Hz ?
- 440 Hz est compris entre 20 Hz et 20 000 Hz : il est audible.
- 440 > 220 : il est plus aigu.
Réponse : Audible, et plus aigu que 220 Hz.

À retenir :
- Fréquence en hertz (Hz).
- Plus la fréquence est élevée, plus le son est aigu.

Exercices corrigés :

1. (facile) L’oreille humaine entend les sons de fréquence comprise entre 20 Hz et 20 000 Hz. Un son a une fréquence de 2648 Hz. Est-il audible ?
   Réponse : oui, c’est un son audible
   Explication : 2648 Hz est compris entre 20 Hz et 20 000 Hz : le son est audible.
2. (facile) L’oreille humaine entend les sons de fréquence comprise entre 20 Hz et 20 000 Hz. Une chauve-souris émet un son de 87000 Hz. Est-il audible par l’être humain ?
   Réponse : non, c’est un ultrason
   Explication : 87000 Hz est supérieur à 20 000 Hz : c’est un ultrason, inaudible pour l’être humain.
3. (facile) Plus la fréquence d’un son est élevée, plus le son est :
   Réponse : aigu
   Explication : Une grande fréquence donne un son aigu.
4. (facile) Quel appareil mesure le niveau d’intensité sonore ?
   Réponse : un sonomètre
   Explication : Le sonomètre affiche des décibels.
5. (moyen) Une source sonore vibre à la fréquence de 196 Hz, c’est-à-dire 196 vibrations par seconde. Combien de vibrations effectue-t-elle en 2 s ?
   Réponse : 392
   Explication : 196 vibrations par seconde pendant 2 s : 196 × 2 = 392 vibrations.
6. (moyen) Plus la fréquence d’un son est élevée, plus ce son est :
   Réponse : aigu
   Explication : La fréquence détermine la hauteur du son : une fréquence élevée donne un son aigu.
7. (moyen) Une chauve-souris émet des cris à 50000 Hz pour se repérer. C’est :
   Réponse : un ultrason
   Explication : La fréquence est supérieure à 20 000 Hz : c’est un ultrason.
8. (moyen) La corde d’une guitare effectue 220 vibrations en 2 s. Quelle est la fréquence du son, en Hz ?
   Réponse : 110 Hz
   Explication : f = nombre de vibrations ÷ durée = 220 ÷ 2 = 110 Hz.
9. (moyen) Un son est entendu par l’oreille humaine si sa fréquence est entre 20 Hz et 20 000 Hz. Quelle est la largeur de ce domaine, en Hz ?
   Réponse : 19980 Hz
   Explication : 20 000 − 20 = 19 980 Hz.
10. (moyen) Le grondement d’un volcan contient des vibrations de 8 Hz. Ce sont :
   Réponse : un infrason
   Explication : Fréquence inférieure à 20 Hz : infrason.
11. (moyen) Les ailes d’une abeille battent 400 fois en 2 s. Quelle est leur fréquence de battement, en Hz ?
   Réponse : 200 Hz
   Explication : 400 ÷ 2 = 200 Hz.
12. (moyen) Le son A a une fréquence de 200 Hz et le son B une fréquence de 300 Hz. Lequel est le plus aigu ?
   Réponse : le son B
   Explication : Le son B a la plus grande fréquence : il est le plus aigu.
13. (moyen) Un éléphant communique avec des sons de 10 Hz. C’est :
   Réponse : un infrason
   Explication : La fréquence est inférieure à 20 Hz : c’est un infrason.
14. (moyen) Un son de 100 Hz et un son de 2 000 Hz : lequel est le plus grave ?
   Réponse : le son de 100 Hz
   Explication : Le plus grave est celui de plus petite fréquence.
15. (moyen) Les ailes d’un moustique battent 1000 fois en 2 s. Quelle est la fréquence de ce battement, en Hz ?
   Réponse : 500 Hz
   Explication : 1000 ÷ 2 = 500 Hz.
16. (moyen) En vieillissant, une personne entend moins bien les sons :
   Réponse : aigus
   Explication : La limite haute (20 000 Hz) diminue avec l’âge.
17. (moyen) Une alarme incendie sonne à 3000 Hz. C’est :
   Réponse : un son audible
   Explication : Fréquence entre 20 Hz et 20 000 Hz : son audible.
18. (moyen) La corde la plus grave d’une guitare vibre à 82 Hz. Combien de vibrations fait-elle en 10 s ?
   Réponse : 820
   Explication : 82 × 10 = 820.
19. (moyen) Le son A a une fréquence de 550 Hz et le son B une fréquence de 500 Hz. Lequel est le plus grave ?
   Réponse : le son B
   Explication : Le son B a la plus petite fréquence : il est le plus grave.
20. (moyen) Un sifflet pour chien émet un son de 30000 Hz. C’est :
   Réponse : un ultrason
   Explication : La fréquence est supérieure à 20 000 Hz : c’est un ultrason.
21. (moyen) Quand on tend davantage la corde d’une guitare, le son devient :
   Réponse : plus aigu
   Explication : La corde vibre plus vite : la fréquence augmente.
22. (moyen) Un diapason vibre à 256 Hz. Combien de vibrations effectue-t-il en 5 s ?
   Réponse : 1280
   Explication : 256 × 5 = 1280 vibrations.
23. (moyen) Un sondeur de pêche émet à 50000 Hz. C’est :
   Réponse : un ultrason
   Explication : Fréquence supérieure à 20 000 Hz : ultrason.
24. (moyen) Une corde de violon effectue 392 vibrations en 2 s. Quelle est sa fréquence, en Hz ?
   Réponse : 196 Hz
   Explication : 392 ÷ 2 = 196 Hz.
25. (moyen) Entre une petite flûte piccolo et un gros tuba, lequel produit les sons les plus aigus ?
   Réponse : la flûte piccolo
   Explication : Les petits instruments vibrent plus vite : leurs sons sont plus aigus.
26. (moyen) Une note de piano a une fréquence de 440 Hz. C’est :
   Réponse : un son audible
   Explication : La fréquence est comprise entre 20 Hz et 20 000 Hz : c’est un son audible.
27. (moyen) La fréquence d’un son s’exprime en :
   Réponse : hertz (Hz)
   Explication : La fréquence est le nombre de vibrations par seconde, en hertz.
28. (moyen) Un haut-parleur émet un son de 1000 Hz. Combien de fois sa membrane vibre-t-elle en 3 s ?
   Réponse : 3000
   Explication : 1000 × 3 = 3000.
29. (moyen) Un violon joue une note de 660 Hz. C’est :
   Réponse : un son audible
   Explication : Fréquence entre 20 Hz et 20 000 Hz : son audible.
30. (moyen) En appuyant sur une corde de guitare pour la raccourcir, le son produit devient :
   Réponse : plus aigu
   Explication : Une corde plus courte vibre plus vite.
31. (moyen) Un échographe médical utilise des sons de 2000000 Hz. C’est :
   Réponse : un ultrason
   Explication : La fréquence est supérieure à 20 000 Hz : c’est un ultrason.
32. (moyen) Le niveau d’intensité sonore s’exprime en :
   Réponse : décibels (dB)
   Explication : Il se mesure avec un sonomètre.
33. (moyen) Un appareil de nettoyage de bijoux utilise des vibrations de 40000 Hz. Ce sont :
   Réponse : un ultrason
   Explication : Fréquence supérieure à 20 000 Hz : ultrason.
34. (moyen) Un tambour vibre 240 fois en 3 s. Quelle est la fréquence du son, en Hz ?
   Réponse : 80 Hz
   Explication : 240 ÷ 3 = 80 Hz.
35. (moyen) Un séisme produit des vibrations de 10 Hz. C’est :
   Réponse : un infrason
   Explication : La fréquence est inférieure à 20 Hz : c’est un infrason.
36. (moyen) Le niveau sonore devient dangereux pour l’audition à partir d’environ :
   Réponse : 85 dB
   Explication : Au-delà de 85 dB, une exposition prolongée peut abîmer l’oreille.
37. (moyen) Une membrane vibre 16000 fois en 2 s. Quelle est la fréquence du son émis, en kHz ?
   Réponse : 8 kHz
   Explication : f = 16000 ÷ 2 = 8000 Hz = 8 kHz.
38. (moyen) Un rossignol chante à environ 2000 Hz. C’est :
   Réponse : un son audible
   Explication : Fréquence entre 20 Hz et 20 000 Hz : son audible.
39. (moyen) Une enceinte vibre à 60 Hz pendant 4 s. Combien de vibrations effectue sa membrane ?
   Réponse : 240
   Explication : 60 × 4 = 240 vibrations.
40. (moyen) La voix humaine émet des sons d’environ 250 Hz. C’est :
   Réponse : un son audible
   Explication : La fréquence est comprise entre 20 Hz et 20 000 Hz : c’est un son audible.
41. (moyen) Convertis 20 kHz en Hz.
   Réponse : 20000 Hz
   Explication : 20 × 1 000 = 20000 Hz.
42. (moyen) Un tonnerre lointain produit des vibrations de 5 Hz. Ce sont :
   Réponse : un infrason
   Explication : Fréquence inférieure à 20 Hz : infrason.
43. (moyen) Un dauphin émet des clics à 40000 Hz. C’est :
   Réponse : un ultrason
   Explication : La fréquence est supérieure à 20 000 Hz : c’est un ultrason.
44. (moyen) L’oreille humaine perçoit jusqu’à 20 000 Hz. Une chauve-souris émet à 80000 Hz. Combien de fois cette fréquence est-elle plus grande que la limite humaine ?
   Réponse : 4
   Explication : 80000 ÷ 20 000 = 4.
45. (moyen) Un répulsif anti-rongeurs émet à 25000 Hz. C’est :
   Réponse : un ultrason
   Explication : Fréquence supérieure à 20 000 Hz : ultrason.
46. (moyen) Une baleine bleue émet des sons de 18 Hz. C’est :
   Réponse : un infrason
   Explication : La fréquence est inférieure à 20 Hz : c’est un infrason.
47. (moyen) Pour se protéger à un concert très fort, il faut :
   Réponse : porter des bouchons d’oreille et s’éloigner des enceintes
   Explication : Le niveau sonore diminue avec la distance ; les bouchons atténuent le son.
48. (moyen) Une contrebasse joue une note de 41 Hz. C’est :
   Réponse : un son audible
   Explication : Fréquence entre 20 Hz et 20 000 Hz : son audible.
49. (moyen) Un sifflement aigu de 12000 Hz est entendu par un jeune. C’est :
   Réponse : un son audible
   Explication : La fréquence est comprise entre 20 Hz et 20 000 Hz : c’est un son audible.
50. (moyen) Si on frappe plus fort sur un tambour, le son devient :
   Réponse : plus fort
   Explication : L’amplitude des vibrations augmente : le niveau sonore aussi.
51. (moyen) Une éolienne produit des vibrations de 1 Hz. Ce sont :
   Réponse : un infrason
   Explication : Fréquence inférieure à 20 Hz : infrason.
52. (difficile) Le « la » d’un diapason a une fréquence de 440 Hz. Combien de vibrations le diapason effectue-t-il en 3 min ?
   Réponse : 79200
   Explication : 3 min = 180 s. Nombre de vibrations : 440 × 180 = 79200.
53. (difficile) Les dauphins et les chauves-souris se repèrent grâce :
   Réponse : à l’écho de leurs ultrasons
   Explication : Ils émettent des ultrasons et analysent leur écho : c’est l’écholocation.
54. (difficile) Un sifflet émet un son de 2 kHz. Combien de vibrations par seconde cela représente-t-il ?
   Réponse : 2000
   Explication : 2 kHz = 2000 Hz : 2000 vibrations par seconde.
55. (difficile) Les ailes d’un colibri battent 80 fois par seconde. Combien de battements font-elles en 1 minute ?
   Réponse : 4800
   Explication : 1 min = 60 s ; 80 × 60 = 4800.
56. (difficile) Un chien entend jusqu’à environ 45 000 Hz, l’être humain jusqu’à 20 000 Hz. Un son de 30 000 Hz est entendu :
   Réponse : par le chien seulement
   Explication : 30 000 Hz dépasse la limite humaine mais pas celle du chien.
57. (difficile) Le seuil de douleur de l’oreille humaine est d’environ :
   Réponse : 120 dB
   Explication : À 120 dB, un son provoque une douleur.

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Source : Physique C OK, https://www.physique-c-ok.fr/exercices-physique-chimie-4e/signaux/sons-et-frequences/