PARTIE OBSERVER
AE DEFINIR UNE ONDE PROGRESSIVE
Pratiquer une démarche expérimentale visant à étudier qualitativement et quantitativement un phénomène de propagation d’une onde.
Problématique :
A l'aide d’un clip vidéo et d’un logiciel de pointage, déterminer la célérité d’une l'onde se propageant le long d’une corde et d’un ressort. Définir la période spatiale et temporelle d’une onde sinusoïdale
Activité 1 : Célérité d'une onde le long d'une corde – Analyse d'une vidéo
Ouvrir le logiciel de pointage REGRESSI et charger le clip corde.avi (répertoire PARTAGE MME EZIN) Utiliser la notice Atelier scientifique, pour visualiser la video.
Principe :
- une vidéo est une succession d'images séparée par une durée fixe est déterminée.
- le logiciel de pointage permet de déterminer l'ordonnée et l'abscisse d'un point sur chacune des images.
- l'utilisation du logiciel de pointage nécessite deux opérations au préalable
Choisir l'origine et l'orientation des axes du repère de pointage. Pour cela vous devez sélectionner la première image sur laquelle apparaît le "front de l'onde" à l'aide des flèches de défilement et fixer l'origine du repère sur le front de l'onde.
Choisir l'échelle de mesure ou "étalonnage" de la vidéo. Pour cela utiliser l'onglet étalonnage, pointer sur les deux extrémités de la règle jaune et indiquer la correspondance en mètre (ici la règle mesure 1m)
Choisir l'origine des dates. Pour cela choisir l'origine des dates sur la première image où apparaît le front de l'onde
Manipulations : (REA)
1°) Pointer le front de l'onde sur toutes les images qui constituent la vidéo. Les coordonnées sont affichées dans un tableau.
Analyse qualitative
2°) Sur deux schémas, l’un au-dessus de l’autre, représenter l’allure de la corde à deux dates différentes t1 et t2. Légender les schémas avec les termes suivants :
perturbation, début, fin, t1, t2, sens de propagation de l’onde, distance d parcourue.
3°) Quel est le type d’onde qui se propage le long de la corde ?
4°) Pourquoi l’onde qui se propage est-elle qualifiée de « progressive » et « à une dimension » ?
5°) On note v la célérité (ou vitesse de propagation) de l’onde : exprimer la célérité v en fonction des notations de la question 2) et indiquer les unités de chaque grandeur.
Analyse quantitative : mesure de la célérité
6°) Déterminer la valeur de la célérité v de l'onde se propageant le long de la corde. Détailler les calculs.
Activité 2 Onde le long d’un ressort :
Charger le clip vidéo « Propagation le long d’un ressort ».
1) Donner l’allure de la perturbation
2) Quel est le type d’onde qui se propage le long du ressort ?
3) Déterminer la valeur de la célérité v de l'onde se propageant le long du ressort. Détailler les calculs.
Activité 3 Cuve à ondes
On crée une perturbation périodique de fréquence constante à la surface de l’eau.
On a déposé au fond de la cuve à onde un objet de taille connue pour déterminer l’échelle du dispositif.
On filme à 15 images par seconde l’écran dépoli de la cuve, marqué en son centre d’un point de repère M.
Visualiser le clip vidéo « Cuve » Période temporelle
1°) En visionnant le film image par image, compter le nombre d’images à faire défiler pour observer le passage de 10 rides brillantes sur le point M.
2°) a) Déterminer et calculer la plus petite durée T ; pour qu’un point de la surface se retrouve dans le même état vibratoire : Cette durée est appelée la période temporelle.
b) En déduire la fréquence de l’onde.
Période spatiale
On a isolé une photo du film prise à un instant donné.
a) Vérifier
que la perturbation est périodique dans
l’espace. Mesurer la plus petite distance entre deux points du milieu dans le même état vibratoire. Cette distance est période spatiale ou longueur d’onde λ.
b) Trouver une relation en T, λ et v, célérité de l’onde Données : longueur de la spatule l=15,2 cm
