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Le son en 4e : raisonner et comparer
Chapitre : Le son (4e) ›
Programme de référence : Programme d'enseignement de physique-chimie du cycle 4 (BO n° 31 du 30 juillet 2020)
Le chapitre « Le son » de 4e s'intéresse à la façon dont le son se propage, à sa vitesse selon le milieu traversé, à la différence entre la hauteur d'un son et son niveau d'intensité sonore, aux ultrasons, à l'écho, au niveau sonore et à l'orage avec l'éclair et le tonnerre. Ce quiz ne demande pas de réciter le cours. Chaque question invite à raisonner, à comparer deux situations, à expliquer une conséquence ou à repérer l'erreur dans le raisonnement d'un élève. Une seule réponse est juste à chaque fois, et les corrections rappellent le point du cours qui permet de trancher.
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Le son (4e) : relier situation et notion
Perception ou mesure, fréquence ou hauteur, niveau d’intensité sonore, vitesse comparée : associez chaque situation du chapitre « Le son » à la bonne notion (niveau 4e).
-
Le son en 4e : idées reçues et calculs
Milieux de propagation, vitesse du son, fréquence et décibels : des idées reçues et des calculs simples sur le son, pour réviser la physique-chimie de 4e.
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Le son en 4e : raisonner et comparer
Une seule bonne réponse par question. La correction et l’explication s’affichent aussitôt.
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Question 1 / 16
Un élève affirme : « Puisque le son est une onde, il faut que de l'air voyage de la source jusqu'à mon oreille. » Quelle affirmation corrige son raisonnement ?
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Question 2 / 16
Un élève colle son oreille à un long rail en acier, pendant qu'un camarade frappe l'autre extrémité. Il perçoit deux bruits successifs : le premier par le rail, le second par l'air. Pourquoi le bruit transmis par le rail arrive-t-il en premier ?
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Question 3 / 16
Un élève mesure le temps mis par un son pour parcourir une distance connue, puis refait la mesure sur une distance deux fois plus grande, dans le même air et à la même température. Que peut-il conclure ?
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Question 4 / 16
Un élève affirme : « Ce son de 440 Hz est un ultrason, car 440 est un nombre élevé. » Quelle est l'erreur de son raisonnement ?
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Question 5 / 16
Un médecin utilise des ultrasons en échographie, et une entreprise s'en sert dans son industrie. Qu'ont ces deux usages en commun ?
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Question 6 / 16
Un élève dit : « Le son a besoin d'air pour voyager : il ne peut donc pas traverser un mur de béton. » Quelle est l'erreur de son raisonnement ?
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Question 7 / 16
Sur un même enregistrement, une note grave et une note aiguë ont la même amplitude de signal. Quel énoncé est juste ?
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Question 8 / 16
Un orage s'éloigne peu à peu. Quelle conséquence observe-t-on entre l'éclair et le tonnerre ?
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Question 9 / 16
Dans un film de science-fiction, on entend une explosion dans l'espace, où règne le vide. Quelle remarque scientifique est juste ?
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Question 10 / 16
Un randonneur crie vers une falaise et entend son écho 0,8 s plus tard. Quelle distance approximative le sépare de la falaise ?
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Question 11 / 16
Un orchestre joue loin d'un auditeur, qui perçoit presque en même temps les notes graves et les notes aiguës. Pourquoi ?
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Question 12 / 16
Un élève affirme : « Un son fort voyage plus vite qu'un son faible. » Quelle affirmation corrige cette idée ?
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Question 13 / 16
Un son doit parcourir la même distance, une fois dans l'air et une fois dans l'eau. Dans quel milieu arrive-t-il le plus tôt, et pourquoi ?
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Question 14 / 16
Un élève affirme : « Les ultrasons ne peuvent pas se propager dans l'air, puisqu'on ne les entend pas. » Quelle est l'erreur de son raisonnement ?
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Question 15 / 16
Un élève affirme : « Un son aigu ne peut pas abîmer l'oreille, car il est trop haut pour elle. » Quelle est l'erreur de son raisonnement ?
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-
Question 16 / 16
Un élève voit un éclair, puis entend le tonnerre 3 s plus tard. Quelle est la distance approximative qui le sépare de l'orage ?
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Astuce : touches 1–4 ou A–D pour répondre.
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Réponses et explications
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Un élève affirme : « Puisque le son est une onde, il faut que de l'air voyage de la source jusqu'à mon oreille. » Quelle affirmation corrige son raisonnement ?
Réponse C : Une onde transporte de l'énergie sans matière : dans l'air, le son se propage par compressions et dépressions.
Une onde transporte de l'énergie, pas de la matière : dans l'air, le son se propage de proche en proche par compressions et dépressions de l'air.
-
Un élève colle son oreille à un long rail en acier, pendant qu'un camarade frappe l'autre extrémité. Il perçoit deux bruits successifs : le premier par le rail, le second par l'air. Pourquoi le bruit transmis par le rail arrive-t-il en premier ?
Réponse B : Le son se propage plus vite dans un solide que dans l'air, qui est un gaz.
Le son va plus vite dans un solide que dans un gaz comme l'air : le même trajet par le rail prend donc moins de temps.
-
Un élève mesure le temps mis par un son pour parcourir une distance connue, puis refait la mesure sur une distance deux fois plus grande, dans le même air et à la même température. Que peut-il conclure ?
Réponse D : Le son met deux fois plus de temps : sa vitesse reste la même dans le même air.
La vitesse est le rapport entre la distance et la durée. Si l'air ne change pas, la vitesse reste constante : une distance double demande une durée double.
-
Un élève affirme : « Ce son de 440 Hz est un ultrason, car 440 est un nombre élevé. » Quelle est l'erreur de son raisonnement ?
Réponse A : Un ultrason a une fréquence supérieure à 20 kHz : 440 Hz est bien en dessous, dans le domaine audible.
Le domaine audible va de 20 Hz à 20 kHz : 440 Hz s'y trouve, donc ce son est bien audible.
-
Un médecin utilise des ultrasons en échographie, et une entreprise s'en sert dans son industrie. Qu'ont ces deux usages en commun ?
Réponse C : Les ultrasons ont une fréquence supérieure à 20 kHz, en dehors du domaine audible.
Dans les deux cas, les sons utilisés sont trop aigus pour être perçus par l'oreille humaine : leur fréquence dépasse 20 kHz.
-
Un élève dit : « Le son a besoin d'air pour voyager : il ne peut donc pas traverser un mur de béton. » Quelle est l'erreur de son raisonnement ?
Réponse A : Le son a besoin d'un milieu matériel, pas forcément d'air : il se propage aussi dans les solides, comme le béton.
Le son se propage dans les gaz, les liquides et les solides : l'air n'est qu'un milieu parmi d'autres.
-
Sur un même enregistrement, une note grave et une note aiguë ont la même amplitude de signal. Quel énoncé est juste ?
Réponse B : Leurs niveaux d'intensité sonore sont comparables ; leur hauteur diffère car leur fréquence diffère.
La fréquence distingue les sons graves et aigus ; à réglages d'enregistrement identiques, l'amplitude du signal est reliée au niveau d'intensité sonore. Ce sont deux caractéristiques distinctes.
-
Un orage s'éloigne peu à peu. Quelle conséquence observe-t-on entre l'éclair et le tonnerre ?
Réponse D : Le délai augmente : le son parcourt une distance plus grande, alors que la lumière arrive presque aussitôt.
La lumière se propage beaucoup plus vite que le son : on voit l'éclair presque aussitôt, et le délai avec le tonnerre grandit avec la distance.
-
Dans un film de science-fiction, on entend une explosion dans l'espace, où règne le vide. Quelle remarque scientifique est juste ?
Réponse C : On voit l'explosion, car la lumière traverse le vide, mais on ne l'entend pas, car le son ne s'y propage pas.
Le son ne se propage pas dans le vide, alors que la lumière peut s'y propager : on voit l'explosion sans l'entendre.
-
Un randonneur crie vers une falaise et entend son écho 0,8 s plus tard. Quelle distance approximative le sépare de la falaise ?
Réponse A : Environ 136 m : 0,8 s correspond au trajet aller-retour, donc la distance est divisée par deux.
Le son parcourt l'aller puis le retour : la distance totale est environ 340 × 0,8 = 272 m. La falaise se trouve à la moitié, soit environ 136 m.
-
Un orchestre joue loin d'un auditeur, qui perçoit presque en même temps les notes graves et les notes aiguës. Pourquoi ?
Réponse B : Dans l'air, la vitesse du son dépend très peu de sa fréquence : graves et aigus vont presque à la même vitesse.
Dans l'air, la vitesse du son dépend très peu de la fréquence : graves et aigus arrivent donc presque ensemble à l'oreille.
-
Un élève affirme : « Un son fort voyage plus vite qu'un son faible. » Quelle affirmation corrige cette idée ?
Réponse D : La vitesse dépend du milieu et de la température, non de la force du son, qui dépend de l'amplitude de la vibration.
La vitesse du son dépend du milieu et de la température. La force d'un son dépend de l'amplitude de la vibration : ce sont deux grandeurs différentes.
-
Un son doit parcourir la même distance, une fois dans l'air et une fois dans l'eau. Dans quel milieu arrive-t-il le plus tôt, et pourquoi ?
Réponse B : Dans l'eau, car le son se propage plus vite dans un liquide que dans un gaz comme l'air.
Le son va plus vite dans un liquide que dans un gaz : pour une même distance, il met donc moins de temps dans l'eau que dans l'air.
-
Un élève affirme : « Les ultrasons ne peuvent pas se propager dans l'air, puisqu'on ne les entend pas. » Quelle est l'erreur de son raisonnement ?
Réponse D : On ne les entend pas à cause de leur fréquence, supérieure à 20 kHz, et non à cause du milieu.
Un son est inaudible à cause de sa fréquence, pas à cause du milieu : l'oreille humaine ne perçoit pas les fréquences hors du domaine audible.
-
Un élève affirme : « Un son aigu ne peut pas abîmer l'oreille, car il est trop haut pour elle. » Quelle est l'erreur de son raisonnement ?
Réponse D : Un son aigu peut aussi abîmer l'oreille si son niveau sonore est élevé, surtout en cas d'exposition prolongée.
Un niveau sonore élevé peut présenter un risque auditif, surtout si l'exposition dure longtemps.
-
Un élève voit un éclair, puis entend le tonnerre 3 s plus tard. Quelle est la distance approximative qui le sépare de l'orage ?
Réponse B : Environ 1 km : le son met environ 3 s pour parcourir cette distance.
Le son parcourt environ 340 m chaque seconde : en 3 s, il a donc parcouru environ 1 020 m, soit environ 1 km.
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Le son en 4e : raisonner et comparer
Nom : Date :
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Questions
- 1
Un élève affirme : « Puisque le son est une onde, il faut que de l'air voyage de la source jusqu'à mon oreille. » Quelle affirmation corrige son raisonnement ?
- ALe son transporte la matière de la source vers l'oreille, mais seulement dans les liquides.
- BLe son n'est pas une onde : il se déplace sans matière, comme la lumière.
- CUne onde transporte de l'énergie sans matière : dans l'air, le son se propage par compressions et dépressions.
- DL'air est aspiré par la source sonore, puis rejeté vers l'oreille à grande vitesse.
- 2
Un élève colle son oreille à un long rail en acier, pendant qu'un camarade frappe l'autre extrémité. Il perçoit deux bruits successifs : le premier par le rail, le second par l'air. Pourquoi le bruit transmis par le rail arrive-t-il en premier ?
- ALe rail amplifie le son, mais il ne modifie pas la vitesse de propagation.
- BLe son se propage plus vite dans un solide que dans l'air, qui est un gaz.
- CLe son se propage plus lentement dans un solide, car l'acier est plus lourd que l'air.
- DLe rail transporte la matière du coup, alors que l'air ne transporte que de l'énergie.
- 3
Un élève mesure le temps mis par un son pour parcourir une distance connue, puis refait la mesure sur une distance deux fois plus grande, dans le même air et à la même température. Que peut-il conclure ?
- ALa vitesse du son a doublé, puisque la distance a doublé.
- BLe son met deux fois moins de temps, car il accélère sur les grandes distances.
- CLe résultat ne dépend pas de la distance, seulement de la fréquence du son.
- DLe son met deux fois plus de temps : sa vitesse reste la même dans le même air.
- 4
Un élève affirme : « Ce son de 440 Hz est un ultrason, car 440 est un nombre élevé. » Quelle est l'erreur de son raisonnement ?
- AUn ultrason a une fréquence supérieure à 20 kHz : 440 Hz est bien en dessous, dans le domaine audible.
- BIl confond les hertz et les kilohertz : 440 Hz vaut déjà 440 kHz.
- CIl confond le La de référence avec un ultrason : tout son de 440 Hz est un ultrason.
- DIl confond la hauteur et l'intensité : un son de 440 Hz est forcément plus fort.
- 5
Un médecin utilise des ultrasons en échographie, et une entreprise s'en sert dans son industrie. Qu'ont ces deux usages en commun ?
- ALes ultrasons ont une fréquence inférieure à 20 Hz, ce qui les rend silencieux.
- BLes ultrasons sont des sons graves, de fréquence très faible, produits par un objet vibrant.
- CLes ultrasons ont une fréquence supérieure à 20 kHz, en dehors du domaine audible.
- DLes ultrasons se propagent dans le vide, comme la lumière, ce qui permet de les utiliser partout.
- 6
Un élève dit : « Le son a besoin d'air pour voyager : il ne peut donc pas traverser un mur de béton. » Quelle est l'erreur de son raisonnement ?
- ALe son a besoin d'un milieu matériel, pas forcément d'air : il se propage aussi dans les solides, comme le béton.
- BLe son traverse le béton parce qu'il est moins dense que l'air, donc il passe plus vite.
- CLe son n'a jamais besoin de milieu : il se propage même dans le vide, comme la lumière.
- DLe son ne traverse que les matériaux transparents, comme le verre, et jamais le béton.
- 7
Sur un même enregistrement, une note grave et une note aiguë ont la même amplitude de signal. Quel énoncé est juste ?
- ALa note aiguë a forcément un niveau plus élevé, car sa fréquence est plus élevée.
- BLeurs niveaux d'intensité sonore sont comparables ; leur hauteur diffère car leur fréquence diffère.
- CLa note grave a forcément un niveau plus élevé, car sa source vibre plus lentement.
- DElles ne peuvent pas avoir le même niveau, car fréquence et amplitude mesurent la même chose.
- 8
Un orage s'éloigne peu à peu. Quelle conséquence observe-t-on entre l'éclair et le tonnerre ?
- ALe délai diminue, car le tonnerre finit par arriver avant l'éclair.
- BLe délai reste identique, car la lumière et le son se propagent à la même vitesse.
- CLe délai diminue, car le son se propage plus vite quand l'orage est loin.
- DLe délai augmente : le son parcourt une distance plus grande, alors que la lumière arrive presque aussitôt.
- 9
Dans un film de science-fiction, on entend une explosion dans l'espace, où règne le vide. Quelle remarque scientifique est juste ?
- AOn entend l'explosion, car elle produit une onde qui traverse le vide.
- BOn entend l'explosion seulement si elle est assez puissante pour déplacer l'air.
- COn voit l'explosion, car la lumière traverse le vide, mais on ne l'entend pas, car le son ne s'y propage pas.
- DOn ne voit rien non plus, car ni la lumière ni le son ne traversent le vide.
- 10
Un randonneur crie vers une falaise et entend son écho 0,8 s plus tard. Quelle distance approximative le sépare de la falaise ?
- AEnviron 136 m : 0,8 s correspond au trajet aller-retour, donc la distance est divisée par deux.
- BEnviron 272 m : en 0,8 s, le son parcourt environ cette distance jusqu'à la falaise.
- CEnviron 340 m : le son parcourt cette distance en une seconde, même si le délai est plus court.
- DEnviron 680 m : il faut doubler la distance parcourue par le son au retour de l'écho.
- 11
Un orchestre joue loin d'un auditeur, qui perçoit presque en même temps les notes graves et les notes aiguës. Pourquoi ?
- ALes sons graves vont beaucoup plus vite que les aigus, qui sont freinés par l'air.
- BDans l'air, la vitesse du son dépend très peu de sa fréquence : graves et aigus vont presque à la même vitesse.
- CLes sons aigus se propagent dans le vide, ce qui les fait arriver en premier.
- DL'oreille entend les graves avant les aigus, car elle les perçoit plus fort.
- 12
Un élève affirme : « Un son fort voyage plus vite qu'un son faible. » Quelle affirmation corrige cette idée ?
- ALa vitesse du son dépend de sa fréquence : un son fort, plus aigu, va plus vite qu'un son faible.
- BLa vitesse dépend de la distance parcourue, qui allonge la durée et réduit ainsi la vitesse.
- CLe son fort va plus vite seulement dans les solides, où il est amplifié.
- DLa vitesse dépend du milieu et de la température, non de la force du son, qui dépend de l'amplitude de la vibration.
- 13
Un son doit parcourir la même distance, une fois dans l'air et une fois dans l'eau. Dans quel milieu arrive-t-il le plus tôt, et pourquoi ?
- ADans l'air, car c'est un gaz léger dans lequel le son glisse plus facilement.
- BDans l'eau, car le son se propage plus vite dans un liquide que dans un gaz comme l'air.
- CDans les deux milieux à la fois, car le son arrive au même moment quelle que soit la matière traversée.
- DDans l'air, car le son se propage plus lentement dans l'eau.
- 14
Un élève affirme : « Les ultrasons ne peuvent pas se propager dans l'air, puisqu'on ne les entend pas. » Quelle est l'erreur de son raisonnement ?
- ALes ultrasons ne se propagent que dans le vide, ce qui explique qu'on ne les entende pas.
- BOn ne les entend pas parce qu'ils sont trop graves, en dessous de 20 Hz.
- CSeul un milieu liquide peut transmettre une vibration à haute fréquence, donc l'air les bloque.
- DOn ne les entend pas à cause de leur fréquence, supérieure à 20 kHz, et non à cause du milieu.
- 15
Un élève affirme : « Un son aigu ne peut pas abîmer l'oreille, car il est trop haut pour elle. » Quelle est l'erreur de son raisonnement ?
- ALe risque dépend de la fréquence : seuls les sons graves, au-delà de 85 dB, peuvent abîmer l'oreille.
- BPlus un son est aigu, moins il endommage l'oreille, car il vibre trop vite pour la toucher.
- CUn niveau sonore ne se mesure pas pour un son aigu, car il n'a pas d'intensité.
- DUn son aigu peut aussi abîmer l'oreille si son niveau sonore est élevé, surtout en cas d'exposition prolongée.
- 16
Un élève voit un éclair, puis entend le tonnerre 3 s plus tard. Quelle est la distance approximative qui le sépare de l'orage ?
- AEnviron 3 km, car la durée donne directement la distance en kilomètres.
- BEnviron 1 km : le son met environ 3 s pour parcourir cette distance.
- CEnviron 340 m, car le son parcourt 340 m en une seconde.
- DEnviron 10 km, car la lumière de l'éclair met 3 s à atteindre l'élève.
Le son en 4e : raisonner et comparer · recrequiz.fr/quizze/quiz/qcm-pc-son-4e-difficile/
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Corrigé et explications
La bonne réponse de chaque question, avec son explication.
- 1
C · Une onde transporte de l'énergie sans matière : dans l'air, le son se propage par compressions et dépressions.
Une onde transporte de l'énergie, pas de la matière : dans l'air, le son se propage de proche en proche par compressions et dépressions de l'air.
- 2
B · Le son se propage plus vite dans un solide que dans l'air, qui est un gaz.
Le son va plus vite dans un solide que dans un gaz comme l'air : le même trajet par le rail prend donc moins de temps.
- 3
D · Le son met deux fois plus de temps : sa vitesse reste la même dans le même air.
La vitesse est le rapport entre la distance et la durée. Si l'air ne change pas, la vitesse reste constante : une distance double demande une durée double.
- 4
A · Un ultrason a une fréquence supérieure à 20 kHz : 440 Hz est bien en dessous, dans le domaine audible.
Le domaine audible va de 20 Hz à 20 kHz : 440 Hz s'y trouve, donc ce son est bien audible.
- 5
C · Les ultrasons ont une fréquence supérieure à 20 kHz, en dehors du domaine audible.
Dans les deux cas, les sons utilisés sont trop aigus pour être perçus par l'oreille humaine : leur fréquence dépasse 20 kHz.
- 6
A · Le son a besoin d'un milieu matériel, pas forcément d'air : il se propage aussi dans les solides, comme le béton.
Le son se propage dans les gaz, les liquides et les solides : l'air n'est qu'un milieu parmi d'autres.
- 7
B · Leurs niveaux d'intensité sonore sont comparables ; leur hauteur diffère car leur fréquence diffère.
La fréquence distingue les sons graves et aigus ; à réglages d'enregistrement identiques, l'amplitude du signal est reliée au niveau d'intensité sonore. Ce sont deux caractéristiques distinctes.
- 8
D · Le délai augmente : le son parcourt une distance plus grande, alors que la lumière arrive presque aussitôt.
La lumière se propage beaucoup plus vite que le son : on voit l'éclair presque aussitôt, et le délai avec le tonnerre grandit avec la distance.
- 9
C · On voit l'explosion, car la lumière traverse le vide, mais on ne l'entend pas, car le son ne s'y propage pas.
Le son ne se propage pas dans le vide, alors que la lumière peut s'y propager : on voit l'explosion sans l'entendre.
- 10
A · Environ 136 m : 0,8 s correspond au trajet aller-retour, donc la distance est divisée par deux.
Le son parcourt l'aller puis le retour : la distance totale est environ 340 × 0,8 = 272 m. La falaise se trouve à la moitié, soit environ 136 m.
- 11
B · Dans l'air, la vitesse du son dépend très peu de sa fréquence : graves et aigus vont presque à la même vitesse.
Dans l'air, la vitesse du son dépend très peu de la fréquence : graves et aigus arrivent donc presque ensemble à l'oreille.
- 12
D · La vitesse dépend du milieu et de la température, non de la force du son, qui dépend de l'amplitude de la vibration.
La vitesse du son dépend du milieu et de la température. La force d'un son dépend de l'amplitude de la vibration : ce sont deux grandeurs différentes.
- 13
B · Dans l'eau, car le son se propage plus vite dans un liquide que dans un gaz comme l'air.
Le son va plus vite dans un liquide que dans un gaz : pour une même distance, il met donc moins de temps dans l'eau que dans l'air.
- 14
D · On ne les entend pas à cause de leur fréquence, supérieure à 20 kHz, et non à cause du milieu.
Un son est inaudible à cause de sa fréquence, pas à cause du milieu : l'oreille humaine ne perçoit pas les fréquences hors du domaine audible.
- 15
D · Un son aigu peut aussi abîmer l'oreille si son niveau sonore est élevé, surtout en cas d'exposition prolongée.
Un niveau sonore élevé peut présenter un risque auditif, surtout si l'exposition dure longtemps.
- 16
B · Environ 1 km : le son met environ 3 s pour parcourir cette distance.
Le son parcourt environ 340 m chaque seconde : en 3 s, il a donc parcouru environ 1 020 m, soit environ 1 km.
Le son en 4e : raisonner et comparer · recrequiz.fr/quizze/quiz/qcm-pc-son-4e-difficile/
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