Révisions
Physique des ondes : révisions de PCSI
1. Parmi les ondes suivantes, préciser celles qui sont des ondes transversales ou longitudinales : une onde sur une corde de guitare, une onde sonore, une vague à la surface de l’eau, une onde électromagnétique. 2. Donner un ordre de grandeur de la fréquence temporelle : d’une onde sonore (audible), d’une onde
électromagnétique de téléphone portable, de la radio FM, d’une onde lumineuse visible. 3. Ondes progressives
(a) Rappeler l’expression générale d’une onde progressive f (x, t) se propageant dans le sens des x croissants ainsi que dans le sens des x décroissants avec une célérité c.
(b) On considère l’onde progressive s(x, t) de célérité c = 2m.s−1 se propageant dans le sens des x
croissants et représentée ci-dessous en fonction de x à t = 0s. Représenter l’onde en fonction du temps en xo= 10m.
4. Ondes progressives sinusoïdales
(a) Rappeler l’expression d’une onde progressive sinusoïdale (ou harmonique) se propageant dans le sens des x croissants et décroissants en faisant apparaître : la pulsation temporelle, la pulsation spatiale, la phase à l’origine, l’amplitude.
(b) Que définit-on comme la phase d’une onde ?
(c) Quel autre nom donne t-on généralement à la période spatiale de l’onde ? A la pulsation spatiale ? (d) Donner la relation entre les pulsations spatiales et temporelles et la célérité de l’onde.
5. Ondes stationnaires
(a) Dans une expérience ci-dessous, une corde est mise en vibration. A une certaine fréquence de vibration, on observe la corde telle que sur la photo ci-dessous. Préciser ce qu’on entend par "ventre" et "nœud".
(b) On décrit l’onde stationnaire par l’expression : y (x, t) = A sin (kx) cos (ωt), avec k = ωc. Sachant que la corde est fixée à ses deux extrémités en x = 0 et x = L. Montrer que seules les fréquences fn
qui vérifient la relation fn= n2Lc avec n ∈ N peuvent exister. Comment appelle t-on ces fréquences
particulières ?
(c) Quelle distance sépare deux nœuds ou deux ventres ? L’exprimer en fonction de la longueur d’onde. (d) Déterminer le nombre de fuseaux lors que la corde est mise en vibration à f4. La représenter.
(e) Pourquoi qualifie t-on une telle onde de "stationnaire" ?
