Chapitre 1 : Les ondes mécaniques progressives (OMP).

Chapitre 1 : Les ondes mécaniques progressives Terminale S
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1ère Partie : Propagation d’une onde ; Ondes progressives
Chapitre 1 : Les ondes mécaniques progressives (O.M.P.).
Objectifs :
¾ Définir une onde mécanique et sa célérité.
¾ Définir une onde transversale et une onde longitudinale.
¾ Définir une onde progressive à une dimension et savoir que la perturbation en un point du milieu, à l’instant t, est celle qu’avait la source
au temps t’ = t – τ, τ étant le retard (dans un milieu non dispersif).
¾ Exploiter la relation entre le retard, la distance et la célérité.
¾ Exploiter un document expérimental donnant l’aspect de la perturbation à des dates données en fonction de l’abscisse : interprétation,
mesure d’une distance, calcul d’un retard et / ou d’une célérité.
¾ Exploiter un document expérimental obtenu à partir de capteurs délivrant un signal lié à la perturbation et donnant l’évolution de la
perturbation en un point donné : interprétation, mesure d’un retard, calcul d’une célérité, calcul d’une distance.
I. Qu’est-ce qu’une onde mécanique progressive ?
I.1. Onde mécanique progressive
¾ Une onde mécanique est une perturbation mécanique qui se propage de proche en proche
(« progressive ») dans un milieu matériel « élastique » sans transport de matière (le milieu se
déforme localement et temporairement, chaque point du milieu reprend sa position initiale après le
passage de la perturbation).
Ex :
Le bateau reste au même endroit après le passage de la perturbation
¾ Une onde se propage à partir de la source (de la perturbation) et dans toutes les directions qui lui
sont offertes.
¾ La direction de propagation des ondes peut être :
 une droite : propagation à une dimension ; ex : déplacement le long d’une corde tendue.
 un plan : propagation à deux dimensions ; ex : rides sur l’eau.
 tout un espace : propagation à trois dimensions ; ex : onde sonore due au
tonnerre.
I.2. Célérité d’une onde
¾ La vitesse à laquelle la perturbation se propage est appelée célérité de l’onde (c’est le déplacement
de la perturbation par unité de temps). Elle est notée V et s’exprime en m ⋅ s –1.
¾ La célérité d’une onde mécanique progressive est donnée par la relation :
τ
d
V=
V : en m ⋅ s –1, célérité de l’onde
d : en m, distance parcourue par l’onde
τ : en s, durée que met la perturbation pour parcourir la distance d
Ex : Figure 2 p 11

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II. Quels sont les différents types d’ondes mécaniques progressives ?
II.1. Ondes transversales
¾ Une onde transversale provoque une perturbation dans une
direction perpendiculaire à la direction de propagation de l’onde.
Ex : ride à la surface de l’eau, ressort, ondes sismiques (S), échelle
de perroquet…
II.2. Ondes longitudinales
¾ Une onde longitudinale provoque une perturbation dans une
direction parallèle à la direction de propagation de l’onde.
Ex : ressort comprimé puis relâché, ondes sismiques (P), ondes
sonores…
II.3. Cas des ondes sonores
¾ Les ondes sonores ne se propagent pas dans le vide. La propagation du son nécessite la présence
d’un milieu matériel (l’air).
¾ Le son est donc une onde mécanique progressive longitudinale.
¾ C’est une onde qui crée de proche en proche des zones de compressions – dilatations :
Figure 5 p 12
¾ La valeur de la célérité du son dans l’air à température ambiante est de 340 m
⋅ s –1.
III. Quelles sont les propriétés des ondes mécaniques progressives ?
III.1. Transmission d’énergie
¾ La propagation d’une onde s’accompagne d’une propagation d’énergie.
Ex : transfert d’énergie très important lors d’un tsunami ⇒ dégâts très importants !
¾ On peut ainsi donner la définition suivante d’une onde mécanique progressive :
« Propagation de proche en proche d’une perturbation mécanique dans un milieu matériel
élastique sans transport de matière et avec transport d’énergie »
Remarque : En général il y a des pertes d’énergie et l’onde est amortie.

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III.2. Croisement de deux ondes
¾ Deux ondes peuvent se croiser sans se perturber ; elles continuent à se propager sans
modification.
¾ Remarque : Au point de rencontre, la perturbation résultante est la somme algébrique des deux
perturbations : Figure 11 p 14
III.3. Influence du milieu sur la célérité Figures 8, 9 et 10 p 13
¾ La vitesse de propagation d’une onde (célérité) dépend des caractéristiques du milieu de
propagation : le plus souvent de son inertie (résistance du milieu lorsqu’on veut le mettre en
mouvement), sa rigidité (idem mais lorsqu’on veut le déformer), de la température, de la
pression…
¾ Dans un milieu homogène la célérité d’une onde est donc constante.
¾ La célérité d’une onde ne dépend pas de l’amplitude de la perturbation
Remarques :
o La célérité n’est pas la même pour les ondes longitudinales et les transversales.
o La célérité du son est plus importante dans les solides et les liquides que dans
l’air.
IV. Cas des ondes mécaniques progressives à une dimension
IV.1. Définition
¾ Une onde mécanique progressive à une dimension est une onde qui ne se propage que dans une
seule direction (une droite) (c I.1.). Elle peut se propager dans un milieu à une, deux ou trois
dimensions.
IV.2. Notion de retard
¾ Soit une onde mécanique progressive à une dimension. On suppose que la perturbation ne change
pas au cours du temps (même amplitude, même forme).
¾ A l’instant t’, la perturbation arrive au point M’ correspond à celle qui était au point M à la date t.
Elle arrive donc en M’avec un retard qui vaut t’ – t noté τ .
¾ τ est appelé le retard de l’onde entre M et M’. Il s’exprime en seconde.
¾ Dans les milieux non dispersifs, on peut écrire la relation entre la célérité V de l’onde, le retard τ
de l’onde et la distance MM’ :
τ
MM'
V= ou V
MM'
τ=
V : en m ⋅ s –1, célérité de l’onde
MM’ : en m.
τ : en s, retard de l’onde