Chap 2 : Ondes mécaniques progressives périodiques

Lycé

e Ampère

P.Bellanca-Penel

I. Qu’est-ce qu’une OMP périodique ?

Quelle différence y a t-il entre les deux séquences ci-dessous ?

Séquence 1 Séquence 2

Vibreur

(vibration périodique)Cuve à

onde

Vue de dessus

Lorsque la perturbation de la source se reproduit de identique à elle-même à intervalle de temps réguliers, on dit qu'elle

est périodique.L'onde mécanique progressive également

périodique.On peut alors repérer aussi une périodicité

dans l'espace !!Il y a double périodicité

Les OMPP présentent une double périodicité !!!

Périodicité spatialePériodicité spatiale Périodicité temporelle

temps

Lors de la propagation, en chaque point du milieu, on retrouve donc une perturbation

également périodique.

I.1 Période temporelle d’une O.M périodique.

C’est la plus petite durée au bout de laquelle en un point donné du milieu, la

perturbation est reproduite identique à elle-même.

T en seconde

On définit par ailleurs la FREQUENCE f d’une O.M.Périodique par :

f = 1/T

f est en Hertz (Hz) si T en seconde

T T

Cas particulier des ondes sinusoïdales :

Voici une onde sinusoïdale :

Voici une onde qui n’est pas

sinusoïdale :

Mathématiquement à la source : Ys = y0 Sin(2 t)

I.2 Période spatiale d’une O.M périodique. A un instant donné

C'est la plus petite distance au bout de laquelle, à un instant donné, la perturbation du

milieu est reproduite identique à elle-même.

se mesure en mètre m

La période spatiale s'appellela longueur d'onde. Elle est notée

Pour repérer la longueur d'onde, il faut …figer le temps… (arrêt sur image,

photo…)

Mesure de ou de T ??

À l’oscilloscope !

(voir exercice)

100s/div

Ou par traitement vidéo

(Voir le TP2)

Comment mesurer la période d’une O.M ?

Avec une règle !

Une autre façon de mesurer les longueurs d’onde :

L’exploitation photo ou vidéo !

Exemple de vidéo d’onde aquatique périodique sur cuve

5=… donc =…

Il est impératif de faire la mesure sur plusieurs

I.3. Quelle relation entre T et ?

Quel lien existe-t-il entre la période temporelle T d’une O.M sinusoïdale et sa période spatiale ?

apparaît comme la distance

parcourue par l’onde

pendant une période T.

Ainsi de suite :

Les O.M sinusoïdales présentent donc une double périodicité.

= v TLongueur d’onde

(m)

« Période »

(en s)Célérité de l’onde

Comment mesurer expérimentalement la longueur d’onde d’une O.M sinusoïdale ?

Par exemple la mesure de la longueur d’onde d’une onde sonore :

Vu en TP

Imaginons obtenir l’oscillogramme suivant :

On dit que les deux signaux sont « en

phase »

Lorsqu’on déplace le M2 , les 2 signaux vont se déphaser jusqu’à se retrouver en phase à nouveau.Quelle sera alors la distance parcourue par M2 ?

II. Le phénomène de Diffraction

Posons nous une petite question :

Petite expérience…

Une onde se propage-t-elle

toujours en ligne droite ?

Comment recevrait-on la radio dans une vallée ?

Difficile, mais pas impossible…

Magique ??

Vous êtes tranquillement vautrée installé dans votre chambre lorsque tout à coup…

Toutes les ondes diffractent !

Finmark( Norvège)

C’est même une de leur propriété

caractéristique !

Rabat (Maroc)

Fronts d’onde

Direction incidente

Après passage d’une onde par une ouverture, l’onde semble se propager dans toutes les

directions à partir de cette ouverture : c’est le phénomène de diffraction.

Onde incidente : plane

Onde émergente : circulaire.

Diffraction d’une onde aquatique plane par deux trous :

Posons-nous une deuxième question :

Y-a-t-il toujours diffraction lorsqu’une onde rencontre une ouverture ou un obstacle ?

Lorsque a > il n’y a pas diffraction

Lorsque a il y a diffraction

a

a

Troisième et dernière question :

Quelles sont les caractéristiques (,T,v) de l’onde diffractée par rapport à l’onde incidente ?

a

Lors d’une diffraction, les caractéristiques de l’onde ne sont pas modifiées.

Voir TP2

IV. Le phénomène de dispersion.

Une question :

Des ondes de longueur d’onde (période, fréquence) différente se

propagent-elles à la même vitesse ??1

2

3

Tout dépend…

du milieu de propagation

Lorsque la célérité d’une onde dans un milieu donné, dépend de sa fréquence (Longueur d’onde, période), on dit que le milieu est

dispersif.En effet, une onde « naturelle » est souvent

le résultat de la composition d’ondes sinusoïdales de fréquence différentes.

=

+

+

Dispersion de l’air pour les ondes acoustiques

et grondement du tonnerre