Terminale S Physique – Partie A – Chapitre 1 : Ondes mécaniques progressives Page 1 sur 2
1. Qu’est-ce qu’une onde mécanique ?
Rem. 1 : une onde1 mécanique2 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 « progressive3 » indique que la transmission du phénomène s’effectue de proche en proche4. 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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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-dilatations6 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.
