Physique : Les Ondes - Cours pour le Secondaire

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Physique
Ir Jacques COLLOT
6G - 3 périodes par semaine
Athénée royal du Condroz "Jules Delot"
Janvier 2011

2

LES ONDES
ERRATA
1) Page 23, ligne 8 : remplacer la solution par
2
2 2 2
11
0.2 3 0.5 9.13J
22
E m A       
2) Page 26, avant dernière ligne : remplacer
y
L
par
y
L
3) Page 47. Point 22 :
10 N/mk
4) Page 51. Point 42. N°4. Réponse :
6sin 4 5 / 4yt   
5) Page 51. Point 43. N°1.
7sin 0.28 2 /5yt  
6) Page 51. Point 43. N°2 :
27sin 4 /3yt  
et
10.65sin 4 1.24yt
7) Page 53. Point 3.1. Supprimer le dernier paragraphe commençant par ‘Si nous le
désirons….
8) Page 69. Fin de la ligne 8 en partant du bas : 140 m/s2 au lieu de 140 /s2.
9) Page 72. Point 10 (b). Mettre d en italique.
10) Page 72. Point 12. Deuxième ligne : Ces vibrations….
11) Page 75. Point 26. Dernière ligne. Ajouter une ) à la fin.
12) Page 78. Conclusions.
a. Au point 1. Un milieu….
b. Au point 2. Remplacer « l’élasticité » par « la rigidité »
13) Page 83. Ligne 8 avant la fin. Remplacer « 10-4 atm ou 104 Pa » par « 10-4 atm ou 10
Pa »
14) Page 96. Transférer l’exercice 11 au point 7.10 page 152 dans les exercices sur les
ondes stationnaires. VERIFIER EXERCICE
15) Page 96. Transférer l’exercice 24 au point 7.10 page 152 dans les exercices sur les
ondes stationnaires
16) Page 126. Point 6.5. Exercice 6. Remplacer A,B,C,D et D par A,B,C et D
17) Page 138. Note de bas de page. Formule de Simpson. Ecrire
sin sin 2sin cos
22
p q p q
pq 
18) Page 160. Point 35. Supprimer l’exercice.
19) Page 178. Exercice 17
a. Quelle fréquence perçoit un observateur lorsqu’il s’approche de …
b. Changer les réponses : 862 Hz, 867 Hz, 742 Hz
20) Page 197. Exemple dans le fond de la page. Une figure d’interférence apparaît sur un
écran situé à 1 m. Supprimer le reste de la phrase.
21) Page 198. 6ème ligne :
21 tand d a  
22) Page 210. Deuxième ligne en-dessous de « Etude mathématique ». La distance entre
la source….
23) Page 211. Le paragraphe commençant a) est le paragraphe b)
24) Page 216. Ajouter une note de fin de page. « a est la distance entre 2 fentes. Ne pas
confondre avec le a de la formule (9.5) qui est la largeur d’une fente. »
25) Page 219. Après 9.11 Exercices. Ajouter : a) Expérience de Young.
26) Page 220.
a. Ajouter après l’exercice 8. b) Diffraction.

b. Transférer l’exercice 7 dans les exercices de diffraction
27) Page 221. Transférer l’exercice 17 dans les expériences de Young

Table des matières
1 Savoirs, savoir-faire et compétences 9
1.1 Prérequis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.2 Exemples de questionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.3 Savoirs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.4 Compétences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
I Les ondes mécaniques 13
2 L’oscillateur harmonique 15
2.1 Mouvement périodique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.2 Mouvement harmonique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.2.1 Représentation graphique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.2.2 Dynamique du MVS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.2.3 Energie d’un oscillateur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.2.4 Mouvement vibratoire amorti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.2.5 Exemples de MVS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.2.6 Les applications du pendule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.3 Composition de deux MVS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.3.1 Le vecteur de Fresnel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.3.2 Déphasage entre deux MVS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.3.3 Composition de deux MVS de même fréquence ............ 32
2.4 Exercices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.4.1 Exercices résolus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.4.2 Exercices non résolus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
3 La résonance 53
3.1 Le pendule simple . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.2 Définitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.3 Expérience . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
3.4 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
3.5 Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
4 Généralités sur les ondes 59
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
4.2 Définition d’une onde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
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