Ondes mécaniques progressives

Chapitre 1 : Ondes mécaniques progressives

A/ Définitions

Par définition, une onde est la propagation d'une perturbation, qui crée le mouvement des particules sans entraîner leur déplacement global. L'énergie est transmise, mais la matière ne l'est pas. Une onde mécanique progressive est une onde qui se propage dans la matière sans que sa nature ne change. L'énergie qu'elle transporte diminue à mesure qu'elle s'éloigne de sa source. L'élongation (y) d'une onde correspond à la position de l'onde à un instant donné. L'énergie de l'onde est liée à l'amplitude (valeur maximale de l'élongation).

B/ Propagation

La propagation de l'onde est un phénomène local : l'oscillation d'un point engendre le mouvement des points voisins. L'énergie de l'onde met en vibration les particules de la matière et se propage entre les particules. Lorsqu'il n'y a plus de matière, il n'y a plus de vibration.

C/ Ondes transversales / Ondes longitudinales

Une onde transversale est une onde où la perturbation se déplace perpendiculairement au sens de propagation (ex: onde sur une corde). Une onde longitudinale est une onde où la perturbation se déplace parallèlement au sens de propagation (ex: le son). Les ondes se propagant à la surface de l'eau sont mixtes, présentant à la fois des caractères transversaux et longitudinaux.

D/ Le retard d'une onde (doc 3)

Le retard (τ) est le décalage temporel entre deux points d'une onde. Pour deux points M1 et M2, le retard est donné par :

τ = t2 - t1 = M1 M2 / v

où v est la vitesse de l'onde. La vitesse du son varie selon le milieu de propagation : plus grande dans un solide, puis un liquide, et la plus faible dans un gaz. * Dans l'eau : ≈ 1500 m/s * Dans l'air : ≈ 340 m/s * Dans un solide : 1000 à 5000 m/s

II- Des ondes mécaniques progressives périodiques

A/ Période temporelle T (doc 4)

La période temporelle (T) est la plus petite durée au bout de laquelle un phénomène se reproduit de manière identique. La fréquence (f) est l'inverse de la période temporelle :

f = 1/T

La fréquence est le nombre de fois que le motif d'une onde se répète par seconde.

B/ Longueur d'onde (λ) (doc 5)

La longueur d'onde (λ) est la plus petite distance séparant deux points subissant la même perturbation au même instant et dans le même temps. Elle correspond à la distance que les ondes parcourent après une période de temps (T). Les points qui ont des perturbations opposées sont séparés par une distance égale à un nombre entier impair de λ/2. Les points qui ont des perturbations en phase (identiques) sont séparés par un nombre entier de λ.

λ = v * T = v / f