Physique - TS - Chapitre n°1 - Ondes mécaniques progressives

Terminale S
Physique – Partie A – Chapitre 1 : Ondes mécaniques progressives
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1. Qu’est-ce qu’une onde mécanique ?
Rem. 1 : une onde
1
mécanique
2
nécessite un milieu matériel pour se
propager (d’où le terme « mécanique »), car il y a déformation
du milieu au passage de l’onde.
Rem. 2 : un milieu est qualifié d’élastique s’il reprend sa forme initiale
une fois la perturbation passée.
Rem. 3 : le terme « progressive
3
» indique que la transmission du
phénomène s’effectue de proche en proche
4
. En effet chaque
point du milieu atteint par la perturbation exerce des actions
mécaniques sur les points voisins et les met à leur tour en mouvement.
2. Comment une onde mécanique se propage-t-elle ?
2.1. Cas des ondes transversales
2.2. Cas des ondes longitudinales
2.3. Les directions de propagation
Rem. : l’onde est à 1 dimension si elle ne se propage que dans 1 seule direction de l’espace (onde sur une corde ou un ressort).
L’onde est à 2 dimensions si la propagation s’effectue sur une surface (rides circulaires à la surface de l’eau).
L’onde est à 3 dimensions si la propagation s’effectue dans tout l’espace (onde sonore dans l’air).
2.4. Croisement de deux ondes progressives
1
Site sur les ondes : http://www.e-scio.net/ondes/
2
Wikipedia sur les ondes mécaniques progressives : http://fr.wikipedia.org/wiki/Onde_mécanique
Animation (version démonstration) sur edumedia : http://www.edumedia-sciences.com/a249_l1-onde-progressive.html
3
Simulation sur les ondes : http://www4b.ac-lille.fr/~physiquechimie/lycee/termS/npts/physique/physique1/Propagation/index.htm
4
Autre simulation sur les ondes : http://perso.orange.fr/gilbert.gastebois/java/ondes/ondes.htm
Lorsque deux ondes se croisent, elles continuent à se propager après leur rencontre sans se perturber.
Une onde progressive se propage, à partir de la source, dans toutes les directions qui lui sont offertes.
Une onde mécanique progressive est dite longitudinale si le déplacement
des points du milieu de propagation atteints par la perturbation est
parallèle à la direction de propagation de l’onde : la perturbation
s’accompagne alors de compression et de dilatation du milieu.
Une onde mécanique progressive est dite transversale si le déplacement
des points du milieu de propagation atteints par la perturbation est
perpendiculaire à la direction de propagation de l’onde.
On appelle onde mécanique progressive le phénomène de propagation d’une perturbation
dans un milieu élastique, sans transport de matière, mais avec transport d’énergie.
Chapitre 1 : Ondes mécaniques
progressives
Partie A
Propagation d’une onde ; ondes progressives
 Cuve à ondes + bouchons
 Ressort +corde + échelle Perroquet
 Ressort
 Cas des ondes sonores
 Exemple : conversation entre deux personnes
L’onde 1 se déplace vers la droite et l’onde 2, vers la gauche
Onde transversale
Onde
longitudinale
Perturbation : modification
locale et temporaire des
propriétés d’un milieu.

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Physique – Partie A – Chapitre 1 : Ondes mécaniques progressives
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3. La célérité : vitesse de propagation d’une onde
L’onde parcourt une distance d = MM’ pendant une durée t = .
Rem. 1 : on parle de vitesse pour le déplacement de matière et de célérité pour le déplacement d’une onde (énergie).
Rem. 2 : lors du déplacement de M à M’, la perturbation parvient en M’ avec un retard  par rapport à son passage
au point M :  = MM’
v.
4. La propagation du son
4.1. Qu’est-ce que le son ?
Le son se propage par compressions-dilatations
6
du milieu : il s’agit d’une onde longitudinale.
4.2. De quoi dépend la célérité du son ?
Milieu
air (à 0°C)
air (à
20°C)
dioxygène
dioxyde de
carbone
eau
glace
fer
croûte
terrestre
v (m.s–1)
331
343
327
291
1500
3200
6000
5000 à
9000
gaz
liquide
solide
7
http://www.cea.fr/var/cea/storage/static/fr/jeunes/animation/aLaLoupe/tsunami/tsunami.htm
5
Animation : superposition d’onde : http://hypo.ge.ch/www/physic/simulations/ondes/ondes_superposition.html
6
Animation – propagation d’une onde sonore plane : http://www.ostralo.net/3_animations/swf/onde_sonore_plane.swf
7
La vitesse du son – Wikipedia : http://fr.wikipedia.org/wiki/Vitesse_du_son
La célérité du son, et plus généralement d’une onde mécanique, dépend des caractéristiques du milieu de
propagation (température, rigidité, densité, etc.). La vitesse du son augmente en passant du gaz au liquide puis au
solide.
Le son est une onde mécanique progressive : sa propagation nécessite un milieu matériel (gaz, liquides ou solides).
Lorsque la perturbation se propage sans modification, le point M’ subit la même perturbation que le point M avec un
retard . On appelle célérité de l’onde la quantité v = MM’ .
Lors de leur rencontre, les amplitudes des deux ondes s’ajoutent.
 Cloche sous vide + réveil
 exemple : indien écoute rail
Après croisement, l’onde 1 poursuit son
déplacement vers la droite et l’onde 2, vers la gauche.