Ondes

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DOSSIER 9 :
Ondes

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Propagation des ondes
I. Les oscillateurs.
Les systèmes :
 Masse-ressort.
 Pendule.
 Diapason.
 Etc…….. forment des oscillateurs.
Sous l’action d’une impulsion extérieure ils s’animent d’un mouvement vibratoire périodique autour de leur
position d’équilibre.
La boule du pendule passe par sa position de lâcher à intervalles réguliers. Le temps qui s’écoule entre deux
passages consécutifs est la période T(s) du mouvement. Le phénomène observé est périodique.
Le nombre de fois ou le phénomène se reproduit en une seconde est la fréquence f(Hz).
f=1/T
L’amplitude des oscillations dépend de l’impulsion qui a provoqué les oscillations.
II. Propagation d’un signal.
a. Ondes transversales, ondes longitudinales.
Onde transversale :Une impulsion isolée est
produite à l’extrémité de la corde. L’état de la
corde est montré à trois instants consécutifs
différents
Onde longitudinale :Une impulsion isolée est
produite à l’extrémité d’un ressort à boudin,
chaque spire du ressort est successivement
comprimée et dilatée dans la direction de
propagation.
Chacune de ces ondes peut-être présentées par un
même diagramme.
Pour la corde : y est le déplacement d’un point de
la corde par rapport à sa position de repos.
Pour le ressort : y mesure la compression ou la
dilatation du ressort

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b. Onde périodique.
c. Lumière et son.
a) La lumière est une onde électromagnétique transversale (déplacement perpendiculaire à la direction de
propagation).
b) Le son est une onde longitudinale correspondant à une compression ou à une dilatation du milieu traversé dans
la direction de propagation.
III. Ondes périodiques sinusoïdales.
Quelle que soit leur origine physique, les ondes périodiques sont toutes caractérisées par les mêmes paramètres :
 Période.
 Fréquence.
 Longueur d’onde.
 Vitesse de propagation ou célérité.
 Amplitude.
La plupart des ondes que nous allons étudierons seront des ondes sinusoïdales.
La perturbation périodique se propage vers la
droite,
a)le pointillé indique la position de repos de la
corde.
b)Le ressort est alternativement comprimé et
dilaté
c) un même diagramme peut représenter ces
deux ondes.

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La fréquence f en Hertz (Hz) est le nombre de crêtes, en un point donné, par seconde : f=1/T.
Ondes à la surface de l’eau : (cuve à ondes)
IV. Vitesse de propagation ou célérité.
Relations :
c=/T => c=f.
Ordres de grandeurs :
Ondes électromagnétiques (lumière) : Dans le vide c=3.108m/s
Onde sonore : Dans l’air à 30°C c =344m/s Dans l’aluminium c=5000m/s.
 (en m)
x (en m)
T (en s)
t (en s)
Longueur d’onde :
Distance qui sépare deux crêtes
successives
Période :T
Durée qui sépare le passage de deux
crêtes successives qui sépare deux
crêtes successives

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Exemple :
1)Une onde pulsée sur une corde tendue parcourt une distance de 10m en 0,05s
a. Quelle est la vitesse de propagation de l’impulsion ?
b. Quelle est la fréquence d’une onde périodique se propageant sur la même corde si sa longueur d’onde est
0,8m ?
2)Typiquement, l’onde sonre associée à la voix humaine a une fréquence de l’ordre de 500Hz, alors que la
fréquence de la lumière jaune est de l’ordre de 5.1014 Hz. Dans l’air, le son se propage à la vitesse de 344m.s-1 et
la lumière à la vitesse de 3.108m.s-1.
Quelles sont les longueurs d’ondes de ces deux phénomènes ondulatoires ?
Pour une corde la vitesse de propagation dépend de la tension  et de la masse par unité de longueur 
V est telle que c= .
Exemple :La tension de la corde de la plus longue corde d’un piano à queue est 1098N et sa masse par unité de
longueur est de 0,065kg/m.
Quelle est la vitesse de propagation de l’onde sur cette corde ?
V. Oscillations forcées et résonance.
Expériences :
1) Mesure de la période des oscillations de R, soit T0 (fréquence f0=1/T0).
2) Augmentation de l’amortissement.
R
R