Ondes mécaniques progressives

Chapitres 1 et 2 : Ondes mécaniques progressives /progressives périodiques
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Ondes mécaniques progressives
I. Qu’est-ce qu’une onde mécanique ?
 On appelle onde mécanique le phénomène de propagation d’une perturbation dans un milieu élastique,
sans transport de matière, mais avec transport d’énergie.
 Une onde mécanique se propage, à partir de la source, dans toutes les directions qui lui sont offertes.
II. Les différents types d’ondes mécaniques
A. Les ondes transversales
Une onde transversale provoque une perturbation dans une direction perpendiculaire à la direction de
propagation de l’onde (/ ex : les ondes à la surface de l’eau).
B. Les ondes longitudinales
Une onde longitudinale provoque une perturbation dans une direction parallèle à celle de la propagation de
l’onde (/ ex : le long d’un ressort).
Le son est une onde mécanique longitudinale se propageant dans les milieux élastiques.
III. Caractéristiques de la propagation d’une onde progressive
A. Croisement de deux ondes
Deux ondes peuvent se croiser sans se perturber.
B. Vitesse de propagation
Si
d
est la distance parcourue par l’onde et
t
la durée de la propagation, on définit une vitesse moyenne de
propagation par la relation. La vitesse de propagation d’une onde est aussi appelée célérité.
dt
d
en mètre,
t
en seconde,
en mètre par seconde.
 La célérité de l’onde dépend de la tension de la corde et de la masse linéique (masse par unité de
longueur) de la corde.
C. La vitesse de propagation dépend de la nature du milieu
 La vitesse du son dépend du milieu de propagation. Elle est plus importante dans les solides et les
liquides que dans l’air.
D. Retard lors de la propagation d’une onde
La perturbation en
'M
à l’instant
't
est celle qui était en
M
à l’instant
't
avec
'MM
étant le retard et la célérité de l’onde.

Chapitres 1 et 2 : Ondes mécaniques progressives /progressives périodiques
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Ondes mécaniques progressives périodiques
I. Comment caractériser une onde sonore progressive périodique
A. Périodicité temporelle d’une onde sonore
Le son émis par un instrument de musique (ou par un diapason) se propage sous la forme d’une onde
progressive périodique.
La période temporelle
T
de l’onde progressive périodique est la plus petite durée au bout de laquelle un point
du milieu de propagation se retrouve dans le même état vibratoire.
La fréquence de l’onde est telle que
1
T
T
en seconde et en hertz.
B. Périodicité spatiale d’une onde sonore
L’onde sonore progressive sinusoïdale présente une double périodicité :
 une périodicité temporelle de période
T
 une périodicité spatiale de période , appelée longueur d’onde
C. Période, longueur d’onde et fréquence
La longueur d’onde est la distance parcourue par l’onde pendant une période
T
:
T
La fréquence d’une onde est caractéristique de cette onde, elle ne change pas même si l’onde change de
milieu. Ce n’est pas le cas de la longueur d’onde.
II. Onde périodique à la surface de l’eau
Toute onde périodique progressive présente une double périodicité :
 une périodicité temporelle de période
T
 une périodicité spatiale de période , appelée longueur d’onde
III. Que se passe-t-il lorsqu’ une onde rencontre un obstacle ?
Le phénomène de diffraction est caractéristique des ondes. Il se manifeste lorsque les dimensions d’une
ouverture ou d’un obstacle sont inférieures ou de même ordre de grandeur que la longueur d’onde.
L’onde diffractée a la même fréquence et la même longueur d’onde que l’onde incidente.
IV. La célérité dépend-elle de la fréquence d’une onde ?
Un milieu dispersif est un milieu dans lequel la vitesse de propagation d’une onde dépend de sa fréquence.
L’eau est un milieu dispersif, l’air généralement pas. En revanche, lorsque l’intensité sonore est trop grande
(tonnerre), l’air peut être dispersif.