Les ondes : Exercices
Exercice 1 :
Trace et nomme les axes puis détermine l’amplitude, la période et la fréquence de l’onde suivante:
11 6) Sur le document ci-dessous :
La période est égale à : la fréquence de l’onde
est égale à: L’Amplitude est égale à :
O 4 secondes O 5 Hz O 0,025 mètre
O 0,5 seconde O 50 Hz O 2,5 mètres
O 1 seconde O 200Hz 1000 O 2 mètres
Sur l’axe horizontal on a mis le temps : 1 carré = 0,25 seconde Sur l’axe vertical on a mis l’élongation :
1 carré = 0,01 mètre
+ Exercices livre p.119
L’axe vertical est celui de l’élongation :
1 carré correspond à 0,01 mètre L’axe horizontal est celui du temps :
1 carré correspond à 0,25 seconde
Exercice 2 : Détermine l’amplitude, la période et la fréquence des ondes suivantes:
a)
U A A 1 2 : L e s o n d e s s o n o r e s
F o r m a t i o n s c i e n t i f iq u e , 5 è m e P , P r F . D U B Y 2 7
I .2 C a r a c t é r i s t i q u e s d e s m o u v e m e n t s o s c illa t o ir e s L e s o s c i l l a t i o n s , l e s v i b r a t i o n s s o n t d e s m o u v e m e n t s p é r i o d iq u e s, c ’e s t - à - d i r e q u ’i l s s e r é p è t e n t i d e n t i q u e s à e u x - m ê m e s à i n t e r v a l l e s d e t e m p s r é g u l i e r s .
E x p é r i e n c e : A c c r o c h e u n o b j e t à u n r e s s o r t s u s p e n d u . E c a r t e l ’o b j e t d e s a p o s i t i o n d e d é p a r t v e r s l e b a s p u i s l â c h e . O b s e r v e c o m m e n t la p o s it i o n d u p o i d s é v o lu e e n f o n c t i o n d u t e m p s , p a r r a p p o r t à s a p o s it io n d ’é q u i lib r e . T r a c e l e g r a p h i q u e d e l’é v o l u t i o n d e c e t t e p o s i t io n e n f o n c t i o n d u t e m p s .
Q u e lq u e s d é f i n i t io n s …
U n e o s c i l l a t i o n , t o u t c o m m e u n e o n d e , e s t c a r a c t é r i s é e p a r s a p é r i o d e , s a f r é q u e n c e e t s o n a m p l i t u d e . G r a p h i q u e m e n t , o n l a r e p r é s e n t e s o u s f o r m e d ’u n e c o u r b e s i n u s o ï d a l e .
b)
c)
A. Les ondes
Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales du milieu (modification de la position, de la pression, de la vitesse…) .
Le milieu est dit élastique car il peut se déformer et ensuite reprendre sa forme initiale.
Pour produire une perturbation, il faut fournir de l’énergie.
Cette énergie est transférée, de proche en proche, dans le milieu.
Une onde transporte de l'énergie sans transporter de matière.
T H E M E 2 : L a lu m iè r e e t le s o n n o u s p e r m e t t e n t d ’o b s e r v e r e t d e c o m m u n iq u e r
U .A .A . 1 2 L e s o n d e s so n o r e s
C h a p i tr e 1 : G é n é r a l ité s
m o t i f q u i s e r é p è te
1
Exercice 3 : Complète les phrases à l’aide des termes suivants :
"horizontalement / verticalement / gauche / droite / haut / bas."
1)
On secoue une corde :
L’onde se propage _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
de _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ à _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ et le point (élément du milieu) se propage _ _ _ _ _ _ _ _ _ de _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ en _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
2)
On comprime un ressort :
L’onde se propage _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
de _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ à _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ et le point (élément du milieu) se propage _ _ _ _ _ _ _ _ _ de _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ à _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
Exercice 4 :
Calcule la période d’une onde dont la fréquence de vaut 2 Hz.
Trace ensuite le graphique de l’élongation en fonction du temps sachant que l’amplitude vaut 3 m.
9 (N.B. : L’axe horizontal est l’axe du temps en ms )
· U n e o s c i l l a ti o n ( o u v i b r a ti o n) e s t l e m o u v e m e n t p é r i o d i q u e d ’ u n o b j e t e f f e c t u a n t d e s m o u v e m e n t s d e v a - e t - v i e n t d e p a r t e t d ’ a u t r e s d ’ u n p o i n t d ’ é q u i l i b r e , à i n t e r v a l l e s d e t e m p s é g a u x .
U n e o s c i l l a t i o n c o m p l è t e c o n s i s t e e n u n t r a j e t p a r t a n t d ’ u n e p o s i t i o n e x t r ê m e d e l ’ o b j e t j u s q u ’ à s o n r e t o u r à c e t t e m ê m e p o s i t i o n e x t r ê m e .
E x e m p l e s :
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
É t u d i o n s u n c a s d ’ o s c i l l a t i o n : U n e o s c i l l a t i o n e s t c a r a c t é r i s é e p a r : L ’a m p l i tu d e ( A ) ,
q u i e s t l ’ é c a r t e x t r ê m e d e l ’ o b j e t p a r r a p p o r t à l a p o s i t i o n d ’ é q u i l i b r e . ( u n i t é S I : l e m è t r e ( m ) )
L ’é l o n g a ti o n ( y ( t ) )
q u i e s t l a v a l e u r a l g é b r i q u e d e l ’ é c a r t d e l ’ o b j e t p a r r a p p o r t à s a p o s i t i o n d ’ é q u i l i b r e ( u n i t é S I : l e m è t r e ( m ) ) .
L a v a l e u r d e l ’ é l o n g a t i o n e s t d o n c c o m p r i s e e n t r e A e t – A . L a p é r i o d e ( T )
q u i e s t l a d u r é e d ’ u n e o s c i l l a t i o n c o m p l è t e ( u n i t é S I : l a s e c o n d e ( s ) ) .
L a f r é q u e n c e ( f )
q u i e s t l e n o m b r e d ’ o s c i l l a t i o n s c o m p l è t e s e f f e c t u é e s p a r s e c o n d e ( u n i t é S I : l e h e r t z ( H z ) ) .
L a f r é q u e n c e e s t d o n c l e n o m b r e d e p é r i o d e s p a r s e c o n d e . L a f r é q u e n c e e s t d o n c l ’ i n v e r s e d e l a p é r i o d e : f = 1 / T
A p p l i c a t i o n :
O b s e r v o n s l ’ é v o l u t i o n e n f o n c t i o n d u t e m p s d e l a p o s i t i o n d ’ u n o b j e t o s c i l l a n t ( p e n d u l e ) :
N . B . :
L a p é r io d e d ’u n p e n d u l e n e d é p e n d p a s d e la m a s s e m a c c r o c h é e m a is s e u le m e n t d e la lo n g u e u r l d u f il.
F a i s o n s o s c i l l e r u n p e n d u l e r e m p l i d e s a b l e a u - d e s s u s d ’ u n s u p p o r t h o r i z o n t a l m o b i l e ( s e d é p l a ç a n t à v i t e s s e c o n s t a n t e ) .
Q u e l g r a p h i q u e o b t e n o n s - n o u s ? D e q u e l t y p e d e f o n c t i o n s ' a g i t - i l
2
Exercice 5 :
(N.B. : L’axe horizontal est l’axe du temps en millisecondes : 1 ms = 0,001 s = 10
– 3s) 1) Sur le graphique, retrouve visuellement l’onde ayant :
a) la plus petite amplitude ……
b) la plus petite période ……
c) la plus petite fréquence ……
d) la plus grande amplitude ……
e) la plus grande période ……
f) la plus grande fréquence ……
2) Détermine l’amplitude, la période et la fréquence de ces 4 ondes:
Onde 1 Onde 2 Onde 3 Onde 4
3
Exercice6 : Observe ce graphique de l’élongation en fonction de la position. Trace une onde dont l’amplitude est le double de celle de l’onde illustrée.
Exercice 7 :
a) Que signifie une période de 17 secondes ? b) Que signifie une fréquence de 175 Hz ?
4
