Chapitre 5. Les ondes mécaniques

5.1. Ondes mécaniques progressives

Exemples d'ondes mécaniques :

Onde dans un ressort Ondes à la surface de l'eauOndes dans une corde de

guitare

Ondes sonores Ondes sismiques Les vagues

• Une onde mécanique est une perturbation qui se propage dans un milieu élastique, avec transport d'énergie et sans transport de matière.

• Ondes transversales et longitudinales

▪ onde transversale = la perturbation du milieu de propagation est perpendiculaire à la direction de propagation

Exemples : les vagues, ondes dans les cordes de guitare

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▪ onde longitudinale = la perturbation est parallèle à la direction de propagation

Exemples : le son, les ondes sismiques, les ondes dans un ressort comprimé

• Ondes planes et sphériques▪ front d'onde = surface contenant les points qui ont le même temps de parcours depuis

la source

▪ ondes planes= onde dont les fronts d'onde sont des plans perpendiculaires à la direction de propagation

▪ ondes sphériques= one dont les fronts d'onde sont des sphères

• Célérité et retard

c= dΔ t

où : c – célérité de l'onde ( en m.s-1)d – distance parcourue par la perturbation (en m)

Δt – durée de parcours (en s)La célérité d'une onde dépend des caractéristiques du milieu (s'il est liquide, gazeux ou solide, s'il est élastique ou dur, etc.)

5.2. Ondes mécaniques progressives sinusoïdales

Onde mécanique progressive sinusoïdale = produite lorsque lasourcequiproduitl'ondeémetdefaçonpériodique

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Formemathématiquedelaperturbation

y(x , t)=A sin( 2πT

(t− xc))

avec:A-amplitudedelaperturbation,c-céléritédel'onde(enm.s-1),T-périodedel'onde(ens)

Céléritédel'ondemécaniqueprogressivesinusoïdale

c= λT

=λ f

avec:f-fréquencedel'onde(enHz),λ-longueurd'onde(enm),T-période(ens)

5.3. Ondes sonores et ultrasonores

Ondessonoresetultrasonores

Uneondesonoreouultrasonoreestuneondemécaniquelongitudinaledecompression-dilatation.Celacorrespondlocalementàunesurpression,appeléepressionacoustique,quivasepropagerdanslemilieu.Cesondessontcaractériséesparleursfréquences:

Hauteurettimbred'unson

➢ Lahauteurd'unsondépenddesafréquence.Ellecaractériselefaitquelesonpeutêtreplusoumoinsgravéouaigu.

➢ Unsonestengénéralpériodiquemaisnonsinusoïdal.Sonspectrevaêtreconstituéd'unfondamentaletd'harmoniques.Letimbreestcaractéristiquedesacomposition

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spectrale

➢ Deuxsonsdemêmefréquence(mêmefondamental)maisdetimbresdifférentsdonnerontdesimpressionssonoresdifférentes.

Puissancetransportéeparuneondesonore

P= A2

2Z

où:A-surpressionacoustique(enPa)

Z-impédanceacoustiquedumilieu(enkg.m-2.s-1)

P-puissance(enW.m-2)

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