Objectifs du chapitre
Ce que tu vas savoir faire
- Distinguer source primaire et objet diffusant.
- Lire un trajet de lumière et expliquer une ombre.
- Relier distance, durée et vitesse pour un signal ou un écho.
- Relier fréquence et hauteur d’un son sans confondre volume et vitesse.
- Distinguer signal, information, émetteur et récepteur et repérer les risques.
- Distinguer un signal analogique, un signal numérique et un codage binaire sans les confondre avec l’information.
Pourquoi voit-on l’éclair avant d’entendre le tonnerre, alors que les deux sont produits par le même phénomène ? Propose une explication portant sur les vitesses de propagation, pas sur une obligation pour le son d’attendre la lumière.
Étape 1
D’où vient la lumière qui permet de voir ?
Une source primaire émet de la lumière : le Soleil, une lampe allumée ou un écran lumineux. Un objet diffusant renvoie une partie de la lumière qu’il reçoit. La Lune et un livre éclairé sont visibles, mais n’émettent pas eux-mêmes cette lumière visible comme une lampe. La catégorie dépend donc du mécanisme, pas du simple fait que l’objet semble brillant. Un livre dans une pièce totalement sombre n’est pas visible sans éclairage.
Voir un objet nécessite que de la lumière provenant de cet objet entre dans l’œil. Dans le schéma, une première flèche va de la lampe au livre ; une seconde représente une partie de la lumière diffusée du livre vers l’œil. L’œil n’éclaire pas le livre. Le modèle du rayon est une ligne orientée représentant un trajet, et non une petite tige matérielle. Dans le vide, ou un milieu transparent homogène dans le modèle utilisé, le trajet est rectiligne.
Un obstacle opaque arrête des trajets et crée une zone d’ombre. Pour expliquer sa forme, on relie source, bords de l’obstacle et écran en conservant le sens de propagation ; on ne dessine pas une ombre arbitraire. Une source étendue peut donner une zone de pénombre : le modèle d’une source ponctuelle a donc des limites. Reflets, diffusion et changements de milieu demandent aussi de préciser le modèle avant d’appliquer une ligne droite partout.
Schéma original Maxdecours, 3 octobre 2026 ; sans échelle, modèle de deux trajets.
Agrandir l’imageSuis les flèches et explique ce qui change si la lampe est éteinte dans une pièce sans autre éclairage.
Exemple résolu · Pas à pas
Un objet visible n’est pas nécessairement une source primaire
Classe une lampe allumée, la Lune et une feuille éclairée.
- La lampe émet de la lumière : source primaire.
- La Lune renvoie de la lumière solaire : objet diffusant pour cette lumière visible.
- La feuille renvoie une partie de la lumière reçue : objet diffusant.
La visibilité seule ne permet pas de choisir la catégorie.
À retenir. Une source primaire émet ; un objet diffusant renvoie une lumière reçue. Voir suppose un trajet jusqu’à l’œil.
Étape 2
Le son se propage dans un milieu matériel
Un son est associé à une vibration qui se propage de proche en proche dans un milieu matériel, par exemple l’air, l’eau ou un solide. Un haut-parleur peut mettre l’air voisin en vibration ; un microphone reçoit des variations et les transforme en un autre signal. La matière n’a pas besoin de parcourir toute la distance du haut-parleur à l’auditeur. Dans le vide, il n’y a pas le milieu matériel nécessaire à cette propagation sonore ; la lumière, elle, peut s’y propager.
La vitesse du son dépend du milieu et des conditions. Dans les calculs de ce chapitre, on fournit 340 m/s pour un modèle d’air et 1 500 m/s pour un modèle d’eau. Ce ne sont pas des valeurs universelles pour toute température. Pour un trajet simple à vitesse constante, ; la durée doit être en secondes si la vitesse est en m/s. La distance calculée est celle du trajet du signal, pas forcément celle entre deux objets si le trajet comporte un retour.
Un écho reçu après réflexion correspond à un aller et un retour. Si un signal est émis depuis le même appareil qui le reçoit, la distance à l’obstacle est la moitié de v × durée totale. Pour le tonnerre, dans une estimation simple, on peut considérer la durée lumineuse négligeable devant la durée sonore à l’échelle de quelques kilomètres. Cette approximation doit être nommée ; elle ne signifie pas que la lumière a une vitesse infinie.
À retenir. Le son exige un milieu matériel ; un temps d’écho comprend l’aller et le retour.
Étape 3
Fréquence et hauteur : écouter sans confondre
La fréquence indique le nombre de répétitions d’un phénomène périodique par seconde ; son unité est le hertz, Hz. Un signal de 440 Hz correspond à 440 répétitions par seconde dans le modèle périodique. Pour un signal sonore simple, une fréquence plus élevée correspond à un son plus aigu. Cela ne signifie ni un son forcément plus fort, ni une vitesse de propagation plus grande dans le même milieu. Fréquence, intensité et vitesse répondent à trois questions différentes.
Le premier support est une onde sinusoïdale produite numériquement à 440 Hz, à niveau de génération modéré. C’est un son de synthèse, pas l’enregistrement d’un instrument. Son écoute fournit une comparaison qualitative ; le haut-parleur, le volume choisi, le milieu et l’audition influencent ce que chacun entend. Aucune réponse du site ne mesure ou ne diagnostique ton audition. Tu peux utiliser la description textuelle si l’écoute n’est pas possible.
Les repères habituels situent les sons audibles humains approximativement entre 20 Hz et 20 000 Hz, avec de grandes variations selon les personnes et les conditions. En dessous, on parle d’infrasons ; au-dessus, d’ultrasons. Un ultrason n’est pas simplement un son très fort. Une période est une durée d’un cycle ; si une relation de conversion est utilisée, , avec T en secondes. Elle permet de vérifier un résultat, pas de confondre Hz et secondes.
Onde sinusoïdale originale générée par Maxdecours avec le générateur sonore déjà utilisé en éducation musicale ; fréquence 440 Hz.
Son de synthèse original. Choisis un volume faible ; pas de lecture automatique ni de test auditif. Le niveau à ton oreille n’est pas mesuré.
Lire la transcription
Un son pur continu de 440 Hz dure 2,4 secondes entre deux courts silences ; il n’y a aucune parole.
Écoute si tu le souhaites à faible volume, puis compare le support B. N’augmente pas le volume pour compenser une absence de perception.
À retenir. Plus la fréquence d’un son simple augmente, plus il est aigu ; elle ne donne ni son volume ni sa vitesse.
Étape 4
Un signal n’est pas l’information elle-même
Le second son de synthèse utilise 880 Hz avec la même durée et le même niveau numérique de génération que le premier. Il est deux fois plus fréquent et normalement perçu plus aigu ; ce n’est pas une affirmation qu’il paraît aussi fort à toute personne. Un récepteur peut distinguer deux fréquences et leur associer des messages, mais l’association exige une convention. Si A signifie « début » et B signifie « fin », cette signification n’est pas contenue naturellement dans les nombres 440 et 880.
Une chaîne de communication comporte un émetteur, un signal et un récepteur. Le signal peut être sonore, lumineux, électrique ou radio. Les ondes radio sont des signaux électromagnétiques, pas des sons transportés dans le vide. Une mesure de distance utilise aussi une information : un dispositif émet, reçoit un retour et mesure une durée. Il faut connaître le milieu, la vitesse et le trajet pour transformer la durée en distance.
On distingue une information binaire, comme présence ou absence d’un signal, et une variation permettant de représenter davantage de valeurs. Une alarme peut être codée par une suite de sons ; la convention et le contexte évitent de prendre un simple bruit pour une consigne fiable. L’analyse d’un dispositif précise donc ce qui est effectivement mesuré et ce qui est déduit. Une seule détection sans contrôle ne prouve pas une position exacte ou l’identité de la source.
Onde sinusoïdale originale Maxdecours, 880 Hz ; même durée et amplitude numérique que le support A.
Son de synthèse original à écouter à faible volume choisi. Aucune mesure de la perception ni du volume réel à l’oreille.
Lire la transcription
Un son pur continu de 880 Hz dure 2,4 secondes entre deux courts silences ; il n’y a aucune parole. Sa fréquence est le double de celle du support A.
Compare la hauteur, pas la vitesse du son. Pour le code fictif A = début et B = fin, que signifie la suite A puis B ?
À retenir. Le signal est un support physique ; la signification dépend d’un code et d’un contexte.
Étape 5
Décrire une variation, choisir des états et transmettre un code
Un signal analogique varie de façon continue dans l’intervalle étudié. La position d’une aiguille qui suit une température peut, dans ce modèle, prendre toute valeur entre deux graduations. Un signal numérique utilise au contraire un ensemble d’états distinguables : par exemple 0, 1, 2 ou 3. « Numérique » ne signifie donc pas automatiquement « binaire » : un codage binaire ne dispose que de deux états, conventionnellement notés 0 et 1.
Pour passer d’une mesure qui varie à des données numériques, un appareil peut relever des valeurs à certains instants, les ranger dans des niveaux puis les coder. Ces choix perdent ou simplifient une partie de la variation initiale : entre deux relevés, l’appareil ne possède pas nécessairement une nouvelle valeur ; avec quatre niveaux, deux températures proches peuvent recevoir le même code. Cette simplification peut être utile pour stocker ou transmettre, à condition de connaître les niveaux et les instants retenus.
Les signes 0 et 1 ne portent pas une signification universelle. Dans une alarme, 0 peut vouloir dire « arrêt » et 1 « alerte » si cette convention a été choisie ; dans un autre dispositif, le même état peut désigner autre chose. Une donnée est une valeur ou un symbole codé ; elle devient une information interprétée dans un contexte. Pour analyser une transmission, nomme séparément la grandeur observée, le signal, les états disponibles, le code et le message attendu.
À retenir. Analogique décrit une variation continue ; numérique décrit des états distinguables ; binaire est un cas numérique à deux états. La signification vient du code et du contexte.
Étape 6
La lumière voyage vite, mais pas instantanément
Dans le vide, la vitesse de la lumière vaut environ 300 000 km/s, soit 300 000 000 m/s dans nos exercices. Une très grande vitesse donne néanmoins une durée non nulle pour une grande distance. On utilise la même relation distance = vitesse × durée, mais on vérifie soigneusement km et m : une erreur d’un facteur mille peut paraître plausible si on se contente de dire « très grand ». Les résultats sont des approximations lorsque les données sont arrondies.
Une année-lumière est la distance parcourue par la lumière dans le vide pendant une année, pas une durée. Pour une année de 365 jours dans le calcul proposé, il y a 31 536 000 secondes ; on obtient environ 9,46 × 10¹² km. Une étoile située à quatre années-lumière est vue avec environ quatre ans de retard pour ce trajet, et non âgée automatiquement de quatre ans. Les distances astronomiques et les âges d’objets sont deux informations distinctes.
La sécurité fait partie de l’analyse des signaux. Un laser, une source intense ou le Soleil peuvent être dangereux pour les yeux : aucune observation directe n’est demandée ici. Pour le son, le risque dépend notamment du niveau et de la durée d’exposition, pas uniquement du caractère aigu ou grave. Le contrôle de volume du navigateur n’est pas un sonomètre ; les fichiers fournis ne certifient pas la sécurité de tous les équipements et réglages. Garde un faible volume et demande l’encadrement nécessaire pour toute expérience.
À retenir. Vérifie unité, trajet et approximation ; une année-lumière mesure une distance.
L’essentiel à retrouver
Ta fiche de révision
- Une source primaire émet ; un objet diffusant renvoie une lumière reçue. Voir suppose un trajet jusqu’à l’œil.
- Le son exige un milieu matériel ; un temps d’écho comprend l’aller et le retour.
- Plus la fréquence d’un son simple augmente, plus il est aigu ; elle ne donne ni son volume ni sa vitesse.
- Le signal est un support physique ; la signification dépend d’un code et d’un contexte.
- Analogique décrit une variation continue ; numérique décrit des états distinguables ; binaire est un cas numérique à deux états.
- Vérifie unité, trajet et approximation ; une année-lumière mesure une distance.
Des erreurs à comprendre
L’œil envoie de la lumière pour voir.
Pour voir le livre, une lumière diffusée par le livre entre dans l’œil.
Un écho de 1 s donne directement la distance à l’obstacle.
La durée couvre l’aller-retour ; divise la distance totale par deux si les trajets sont symétriques.
Aigu signifie plus fort ou plus rapide.
La hauteur dépend de la fréquence ; volume perçu et vitesse de propagation sont des questions différentes.
Une année-lumière est une année de temps.
C’est une unité de distance ; précise km ou années-lumière dans les conversions.
Tout signal numérique est binaire et le chiffre 1 possède toujours le même message.
Un signal numérique peut avoir plus de deux états ; le binaire en a deux. La signification dépend de la convention et du contexte.
Les activités avec l’abonnement
Passe de l’idée
à la pratique.
L’abonnement ouvre les exercices corrigés, le quiz, les évaluations et les cartes de ce chapitre. Choisis une activité, comprends tes erreurs et retrouve la notion à revoir.
Essaie et corrige
7 exercices et 3 questions de quiz, avec les explications utiles après ta réponse.
Vérifie sans aide
3 activités d’évaluation, distinctes de l’entraînement. Les réponses ouvertes utilisent des critères.
Reviens au bon moment
11 cartes et un bilan retrouvés dans ce navigateur, avec tes échéances de révision.
Choisis ta formule d’abonnement sur la page des offres, où tu retrouveras les tarifs et leurs conditions.
Sources et repères
Édition Maxdecours · Année scolaire 2026-2027 · Vérification documentaire : 2026-10-20.
Programme du cycle des approfondissements, BO n° 31 du 30 juillet 2020 · Ministère de l'Éducation nationale · Physique-chimie, p. 103 PDF : signaux lumineux et sonores, propagation, fréquence, information binaire et signaux/informations analogiques ; sélection relue le 20 octobre 2026. Les périodes de l’année sont une proposition Maxdecours.
Enseigner au cycle 4 : programmes à la rentrée 2026-2027 · Éduscol, DGESCO · Programme applicable à la troisième en 2026-2027.
Ne regarde jamais le Soleil ni un laser ; aucune manipulation lumineuse dangereuse n’est demandée. Les sons s’écoutent à faible volume choisi par toi, sans test de l’audition. Les expériences de propagation se réalisent avec ton professeur.