Chapitre 4 : Ondes mécaniques

« Chapitre 4 : Ondes mécaniques Objectifs: - Décrire et expliquer la propagation d’une perturbation mécanique dans un milieu - Exploiter la relation entre durée de propagation, distance parcourue et célérité - Exploiter la notion de longueur d’onde - Distinguer et exploiter les représentations spatiale et temporelle d’une onde mécanique périodique - Représenter et simuler un signal périodique et la propagation d’une onde périodiqueLes ondes mécaniques progressives 1) Définition Une onde mécanique progressive est la propagation d’une perturbation dans un milieu matériel élastique sans transport global de matière mais avec transfert d’énergie. Les ondes mécaniques (contrairement aux ondes électromagnétiques) necessitent un milieu matériel pour se propager. Remarque : c’est pour cela que dans le vide le son ne peut pas se propager (n’est-ce pas Star Wars ?). Une perturbation est une déformation temporaire et locale de la matière. Elle se propage quand elle se transmet de proche en proche dans un milieu matériel grâce aux propriétés élastiques du milieu. On dit que l’onde est progressive car elle se propage « de proche en proche ». 2) Caractéristiques On différencie 2 types d’ondes : - Les ondes longitudinales qui provoquent un déplacement local des éléments du milieu (solide, liquide ou gazeux) dans leur direction de propagation ; - Les ondes transversales qui ne se propagent que dans les milieux solides en provoquant un déplacement des éléments du milieu perpendiculairement à leur direction de propagation. On parle aussi de dimension. On dit qu’une onde progressive est à une dimension si la perturbation ne se propage que dans 1 direction.

De même, une onde progressive peut être à 2 ou 3 dimensions si la perturbation se propage dans 2 ou 3 directions. Exemples : onde mécanique progressive à une dimension : une onde le long d’un ressort onde mécanique progressive à deux dimensions : une vague provoquée par un caillou qui tombe dans l’eau onde mécanique progressive à trois dimensions : le son Une onde peut-elle ne pas être progressive ? Oui.

On dit alors qu’elle est stationnaire (vu qu’elle ne se propage pas).

C’est le cas par exemple des ondes qui sont créées par les instruments de musique. Quand une corde de guitare vibre, elle est le siège d’une onde stationnaire. 3) Grandeurs physiques ⌑ Retard Considérons une onde se déplaçant de la gauche vers la droite: La vague passe au point A au temps tA et passe au point B au temps tB.

On dit que l’onde arrive en B avec un certain retard τ (prononcer tau) par rapport à son passage en A. τ = tB-tA ⌑ Célérité La vitesse de propagation de l’onde appelée célérité noté c est.... »