Chap 13 :

24  Download (0)

Texte intégral

(1)

Chap 13 :

Les ondes progressives

(2)

1°) Des exemples pour comprendre :

Exemple 1 : propagation d’une déformation le long de différents supports :

vidéo

vidéo

I. Qu’est-ce qu’une onde mécanique progressive ?

(3)

Exemple 2 : propagation d’un tsunami

I. Qu’est-ce qu’une onde mécanique progressive ?

(4)

Autres exemples :

-Une ola dans un stade,

- les ondes sonores et ultrasonores - Les séismes

I. Qu’est-ce qu’une onde mécanique progressive ?

(5)

Des questions à se poser :

Qu’est-ce qu’une onde ?

Comment décrire la propagation d’une onde; avec quel nouveau vocabulaire ?

Quels sont les paramètres qui influencent la propagation d’une onde ?

I. Qu’est-ce qu’une onde mécanique progressive ?

(6)

2°) Définitions et vocabulaire :

Définition : On appelle onde

mécanique

progressive, le phénomène de

propagation libre d’une perturbation (ou

déformation) dans un milieu, sans transport de matière mais avec transport d’énergie

I. Qu’est-ce qu’une onde mécanique progressive ?

(7)

Des exemples :

(8)

3°) Onde transversale ou longitudinale ?

Onde de déformation le long d’une corde :

Le déplacement de la perturbation s’effectue

perpendiculairement à la direction de propagation : C’est une onde transversale.

I. Qu’est-ce qu’une onde mécanique progressive ?

(9)

Onde de déformation (compression) le long d’un ressort :

Le déplacement de la perturbation s’effectue dans la même direction que celle de la propagation :

C’est une onde longitudinale. Animation

I. Qu’est-ce qu’une onde mécanique progressive ?

(10)

4) Vitesse et retard de l’onde :

a) Vitesse de propagation :

C'est le rapport de la distance d que parcourt l’onde par le retard Dt (ou t) mise par l’onde pour parcourir d:

b) Retard :

Retard t (ou Dt ): c'est la durée mise par l'onde pour se propager d'un point A à un point B :

I. Qu’est-ce qu’une onde mécanique progressive ?

(11)

Exemple 1

On lance une pierre dans un lac à 9,3 m de la rive. Calculer le retard de l’onde créée à la surface de l’eau quand elle arrive sur le rivage sachant que sa célérité est v = 5,0 km.h-1

V = d/Dt donc Dt = d/v Attention aux unités

Dt en s d en m v en m.s-1

v = 5,0/3,6 = 1,4 m.s-1 Dt = 9,3/1,4 = 6,6 s

(12)

Remarques :

On définit également l'élongation (ou amplitude) : pour un point de l'onde, c'est l'écart entre sa position et sa position de repos.

Élongation nulle

Élongation non nulle

I. Qu’est-ce qu’une onde mécanique progressive ?

(13)

1) Qu’est-ce qu’une onde périodique ?

Définition : une onde est périodique de période temporelle T si elle est constituée d'un motif élémentaire (de durée T) qui se répète régulièrement c'est à dire si pour la fonction g on a : g(t+T) = g(t)

Remarque : la période T correspond à la durée du motif élémentaire (en s)

II. Cas particulier des ondes progressives : les ondes périodiques :

(14)

On parle aussi de fréquence f de l’onde périodique : c’est le nombre de périodes dans 1 seconde : f = 1/T avec f en Hz ou s-1

Exemple2 : déterminer la fréquence d’une onde de période égale à 1,5 ms

II. Cas particulier des ondes progressives : les ondes périodiques :

f = 1/T

Attention aux unités f en Hz et T en s

f = 1/ (1,5 x 10-3) = 6,7 x 102 Hz

(15)

2) La double périodicité :

Une onde progressive sinusoïdale est doublement périodique :

Périodicité temporelle T (en s) appelée période

Périodicité spatiale l (en m) appelée longueur d'onde : plus petite distance séparant 2 positions pour lesquelles les élongations sont en phase (l est aussi la distance parcourue par l'onde ayant une célérité v pendant une période T)

l = v x T ou l = v

f

Animation

II. Cas particulier des ondes progressives : les ondes périodiques :

(16)

distance

distance

distance

10 l 1l

(17)

Exemple3 : déterminer la longueur d’onde de l’onde de l’exemple2 se propageant à une célérité de 2,5.101 m.s-1

II. Cas particulier des ondes progressives : les ondes périodiques :

Remarque : si le phénomène

physique qui crée l’onde varie de manière sinusoïdale, l’onde a

alors une forme de sinusoïde.

l = v x T = 2,5 x 101 x 1,5 x 10-3 = 3,8 x 10-2 m = 3,8 cm

(18)

3) Etude d’ondes sinusoïdales : les ondes ultrasonores :

Quelques caractéristiques

II. Cas particulier des ondes progressives : les ondes périodiques :

(19)

Fréquence des ondes ultrasonores :

Vitesse de l'onde ultrasonore dans l'air : v = 340 m.s-1 (à Patm et à 25°C)

II. Cas particulier des ondes progressives : les ondes périodiques :

(20)

Utilisation des ondes ultrasonores pour la détermination de distances:

II. Cas particulier des ondes progressives : les ondes périodiques :

(21)

1. La télémétrie: cas d’un écho

Détermination de la distance entre une sonde (émetteur- récepteur) et un obstacle : émetteur (mode salves) collé au récepteur et face à l’obstacle.

Car Dt

représente la durée de

l’aller-retour

II. Cas particulier des ondes progressives : les ondes périodiques :

Animation sonar

(22)

2. La télémétrie: mesure d’une distance entre deux récepteurs

Lors d’un TP un élève veut mesurer une distance d entre 2 récepteurs d’ultra son.

Il dispose du matériel suivant: 1 émetteur (E), 2 récepteurs (R1 et R2) et une carte d’acquisition qui permet de relever les signaux (V1,V2,V3) émis et reçus

1. Faire un schéma du montage réalisé

2. Les signaux obtenus sont donnés ci-dessous:

a. Indiquer à quoi correspond chacun de ces signaux b. Mesurer le retard entre les 2 signaux reçus

c. Donner la relation permettant de calculer d

d. En déduire la valeur de la distance d entre R1 et R2

(23)

2.c) d = v x Dt Avec Dt = 0,3 ms Et v = 340 m.s-1

2.d) Donc d = 340 x 0,3.10-3 d = 0,102 m = 10,2 cm

Dt

E R1

d R2

(24)

Savoir-faire Exercices d’application Décrire et expliquer la propagation d’une

perturbation mécanique

Ex 5,6 ,11 et 13 p 330

Exploiter la relation entre durée de

propagation, distance parcourue et célérité

Ex 7, 8 et 14 p 330

Exploiter la relation entre longueur d’onde, période et célérité

Ex 10 p330 ; Ex 18 p331 ; (ex 24p 334) Distinguer et exploiter les représentations

spatiale et temporelle d’une onde mécanique périodique

Ex 17, 19 p 331 ;

Déterminer une distance, une célérité Ex 20, 21, 22 p 332 S’exercer : ex 29 p 335

Figure

Updating...

Références

Sujets connexes :