Ondes progressives périodiques

.TP n°3 TP :T S
Physique
Ondes progressives mécaniques
Périodiques
I) Objectifs
 Etudier la double périodicité (Période temporelle T et longueur d’onde ) d’une onde sinusoïdale :
 Sonore
 Ultrasonore
 à la surface de l’eau
II) Onde sonore périodique sinusoïdale
Le son émis par le haut-parleur est capté par le microphone M.
On a réalisé les deux branchements sur l'oscilloscope schématisés
sur la figure ci-contre.
a. Quelles sont les deux tensions visualisées sur l'oscilloscope?
b. Quelle est la période et la fréquence du son .
c. Déplacer le microphone M jusqu'à obtenir, sur l'écran de
l'oscilloscope, deux sinusoïdes en phase (voir la figure).soit x1 =
Puis on déplace le microphone le long de la règle; la sinusoïde de la voie YB se décale alors progressivement par
rapport à celle de la voie YA.
Lorsque le microphone se trouve à l'abscisse x2 = les deux sinusoïdes se retrouvent de nouveau en phase.
Quelle est la valeur de la longueur d'onde de l'onde sonore dans l'air dans ces conditions? Justifier la méthode.
d. En déduire la célérité des ondes sonores dans l'air.
III) Onde ultrasonore périodique sinusoïdale TP BAC
1) Disposer, le long d'une réglette graduée, une source et un récepteur d'ondes ultrasonores.
2) On visualise sur la voie YA la tension aux bornes de la source et sur la voie YB la tension aux bornes du récepteur
a) Mesurer la période et la fréquence de la source.
b) Mesurer la période et la fréquence du récepteur
c) Conclure
3) Déplacer le récepteur le long de la règle graduée pour amener les
signaux en phase.
a) Repérer la position du récepteur x1 =.
b) Déplacer à nouveau le récepteur en comptant dix positions ( à
votre convenance) où les signaux sont en phase.
c) Repérer la position du récepteur x2 =
d) En déduire la longueur d'onde de l’onde ultrasonore.
e) En déduire la vitesse de propagation de cette onde ultrasonore
f) Les ondes ultrasonores se propagent-elles à la même vitesse que les ondes sonores audibles ?

IV) Ondes périodiques à la surface de l’eau
Dispositif et principe des mesures
La cuve à ondes est, pour cette séance, équipée d'un excitateur. On produit ainsi des ondes rectilignes dont la
fréquence est réglable.
La cuve est disposée sur un support stable, à l'abri de toutes vibrations et son horizontalité est réglée avec soin à l'aide
d'un niveau à bulle.
On introduit l'eau de sorte que son épaisseur soit voisine de 2 mm. Une source de lumière équipée d'un stroboscope et
d'une lentille éclaire la cuve par le dessus. Les rayons lumineux traversent la couche d'eau et la vitre formant le fond
de la cuve. Ils sont renvoyés par un miroir à 45° sur un écran translucide vertical sur lequel se forme l'image de la
surface de l'eau.
On déterminera le grandissement du dispositif optique en comparant, avant d'introduire l'eau, la longueur d'un objet
placé sur la vitre à celle de son ombre portée sur l'écran.
a. Quel est la valeur y du grandissement du système optique
b. On réglera le stroboscope de façon à observer la surface de l'eau au repos apparent.
Lire la fréquence du stroboscope f = : Cette fréquence est celle de la source.
c. Pourquoi les bords de la cuve sont-ils inclinés ?
d. L'image observée sur l'écran est formée de lignes parallèles alternativement sombres et brillantes :
A quoi correspondent-elles ?
e. Que représente la distance entre deux lignes brillantes consécutives ?
f. Déterminer la longueur d’onde  par la méthode de votre choix ?
g. En déduire la célérité de l’onde à la surface de l’eau.
h. Dessiner l’allure de la surface de l’eau à un instant donné en indiquant la périodicité spatiale de cette courbe.