Exercices
CHAPITRE 2 – PROPAGATION D’UN SIGNAL
sonore et le transforme en un signal électrique. Les signaux du GBF et du micro sont envoyés
respectivement sur les voies 1 et 2 d’un oscilloscope.
1. Pour une certaine position de M et un réglage adéquat de l’oscilloscope, l’écran a l’aspect
représenté sur la figure. Quel est le déphasage des signaux visualisés ?
2. L’oscilloscope étant synchronisé sur la voie 1, comment évolue la courbe de la voie 2
lorsqu’on éloigne M de HP ?
3. De combien doit-on augmenter d pour voir deux signaux en phase ? Quel est le meilleur
moyen pour savoir si les signaux sont en phase ?
2.10 Principe de la télémétrie (CAPES externe 2010) ()
On place un émetteur et un récepteur à ultrasons côte à côte. Ce bloc est appelé le télémètre.
À la distance D, on place un obstacle réfléchissant les ondes sonores, que nous appellerons la
cible. Une onde sinusoïdale, de période T , est émise par l’émetteur du télémètre, elle se réfléchit sur la cible et est détectée par le récepteur du télémètre. Sur l’écran d’un oscilloscope,
on visualise simultanément deux signaux ; celui capté (par un dispositif non décrit) en sortie
de l’émetteur et celui du récepteur.
1. On appelle temps de vol, noté t v , la durée du trajet aller-retour de l’onde entre le télémètre
et la cible. Exprimer t v en fonction de la distance D séparant le télémètre de la cible et de la
célérité c de l’onde.
2. Pour illustrer le principe de la mesure, on colle la cible au télémètre, puis on l’éloigne
lentement, en comptant le nombre de coïncidences, c’est-à-dire le nombre de fois où les
signaux sont en phase. Pour simplifier, on suppose que lorsque D = 0, les signaux sont en
phase. On se place dans le cas où l’on a compté exactement un nombre n de coïncidences.
Exprimer D en fonction de n et de la longueur d’onde des ondes ultrasonores.
3. Lors du recul de la cible, 50 coïncidences ont été comptées avant d’observer les signaux
suivants sur l’écran de l’oscilloscope (voir figure). Dans les conditions de l’expérience, la longueur d’onde des ondes sonores valait 8,5 mm. En exploitant les données de l’enregistrement,
calculer la distance séparant le télémètre de la cible.
4. Pourquoi les deux signaux de la figure sont-ils si différents ? Identifier quel est, selon toute
vraisemblance, le signal capté en sortie de l’émetteur et celui reçu par le récepteur.
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CHAPITRE 2 – PROPAGATION D’UN SIGNAL
sonore et le transforme en un signal électrique. Les signaux du GBF et du micro sont envoyés
respectivement sur les voies 1 et 2 d’un oscilloscope.
1. Pour une certaine position de M et un réglage adéquat de l’oscilloscope, l’écran a l’aspect
représenté sur la figure. Quel est le déphasage des signaux visualisés ?
2. L’oscilloscope étant synchronisé sur la voie 1, comment évolue la courbe de la voie 2
lorsqu’on éloigne M de HP ?
3. De combien doit-on augmenter d pour voir deux signaux en phase ? Quel est le meilleur
moyen pour savoir si les signaux sont en phase ?
2.10 Principe de la télémétrie (CAPES externe 2010) ()
On place un émetteur et un récepteur à ultrasons côte à côte. Ce bloc est appelé le télémètre.
À la distance D, on place un obstacle réfléchissant les ondes sonores, que nous appellerons la
cible. Une onde sinusoïdale, de période T , est émise par l’émetteur du télémètre, elle se réfléchit sur la cible et est détectée par le récepteur du télémètre. Sur l’écran d’un oscilloscope,
on visualise simultanément deux signaux ; celui capté (par un dispositif non décrit) en sortie
de l’émetteur et celui du récepteur.
1. On appelle temps de vol, noté t v , la durée du trajet aller-retour de l’onde entre le télémètre
et la cible. Exprimer t v en fonction de la distance D séparant le télémètre de la cible et de la
célérité c de l’onde.
2. Pour illustrer le principe de la mesure, on colle la cible au télémètre, puis on l’éloigne
lentement, en comptant le nombre de coïncidences, c’est-à-dire le nombre de fois où les
signaux sont en phase. Pour simplifier, on suppose que lorsque D = 0, les signaux sont en
phase. On se place dans le cas où l’on a compté exactement un nombre n de coïncidences.
Exprimer D en fonction de n et de la longueur d’onde des ondes ultrasonores.
3. Lors du recul de la cible, 50 coïncidences ont été comptées avant d’observer les signaux
suivants sur l’écran de l’oscilloscope (voir figure). Dans les conditions de l’expérience, la longueur d’onde des ondes sonores valait 8,5 mm. En exploitant les données de l’enregistrement,
calculer la distance séparant le télémètre de la cible.
4. Pourquoi les deux signaux de la figure sont-ils si différents ? Identifier quel est, selon toute
vraisemblance, le signal capté en sortie de l’émetteur et celui reçu par le récepteur.
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