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PROF: Mr BECHA Adel ( prof principal)

4 eme Sciences exp , maths et technique Matire : Sciences physiques www.physique.ht.cx

Ondes mcaniques progressives

I. Dfinitions et exemples;

1. Dfinition gnrale.

On appelle onde mcanique progressive le phnomne de propagation d'une perturbation dans

un milieu matriel sans transport de matire.

2. Onde longitudinale et onde transversale.

1. Onde transversale.

Une onde est transversale lorsque le dplacement des points du milieu de propagation

s'effectue perpendiculairement la direction de propagation.

Dans l'exemple schmatis ci-contre, la perturbation (dformation de la corde) engendre

(provoque) sur la corde se propage de proche en proche dans la direction horizontale alors

que les points de la corde se dplacent verticalement (d'abord de bas en haut puis de haut en

bas).

Remarque: La corde est le milieu de propagation et elle ne se dplace pas dans son ensemble.

Il n'y a pas de transport de matire. chaque point reproduit, son tour, le mouvement du point

prcdent. On notera qu'il est ncessaire que le milieu de propagation prsente une certaine

lasticit.

2. Onde longitudinale.

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Une onde est longitudinale lorsque le dplacement des points du milieu de propagation

s'effectue dans la mme direction que celle de la propagation.

Dans l'exemple schmatis ci-contre, la perturbation (succession de compression et de

dtente) engendre dans une colonne de gaz se propage de proche en proche horizontalement

(vers la droite) alors que les molcules du gaz effectuent un va-et-vient horizontalement (de

gauche droite puis de droite gauche sous l'effet de la compression puis de la dtente).

Remarque: Le gaz est le milieu de propagation et il ne se dplace pas dans son ensemble. Il

n'y a pas de transport de matire. Chaque tranche de gaz reproduit son tour, le mouvement

de la tranche de gaz prcdente. Le gaz est aussi un milieu lastique.

II. Proprits gnrales des ondes mcaniques progressives.

1. Direction de propagation;

Une onde se propage, partir de la source, dans toutes les directions qui lui sont offertes. On

distinguera ainsi les ondes une, deux ou trois dimensions.

1. Onde une dimension.

La propagation a lieu dans une seule direction (mais ventuellement dans les deux sens). C'est

le cas, par exemple, de l'onde se propageant le long d'une corde .

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2. Onde deux dimensions.

La propagation a lieu dans un plan (espace deux dimensions). C'est le cas de l'onde qui est

engendre la surface de l'eau lorsqu'on y jette une pierre.

3. Onde trois dimensions.

La propagation a lieu dans l'espace trois dimensions. C'est le cas d'une onde sonore

engendre par deux mains que l'on claque l'une contre l'autre.

2. Transfert d'nergie sans transport de matire.

L'onde mcanique progressive transporte de l'nergie sans transport de matire.

L'exemple ci-contre illustre ces proprits. Au passage de l'onde, le bateau s'lve d'une

hauteur H et voit donc son nergie potentielle de pesanteur augmenter de mgH. Cette nergie

lui a t fournie par l'onde, mais le bateau est rest la mme abscisse: il n'y a pas de

transport de matire.

3. Clrit de l'onde.

On appelle clrit v de l'onde la vitesse de propagation de l'onde. C'est le rapport entre la

distance d parcourue par l'onde et la dure t du parcours.

v =

d

t

avec

v en mtre par seconde (ms-1

)

d en mtre (m)

t en seconde (s)

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On prfre le mot clrit au mot vitesse auquel est associ la notion de dplacement de

matire (vitesse d'une automobile, d'une particule etc...).

La clrit de l'onde est une proprit du milieu de propagation et ne dpend pas de la faon

dont la source a engendr l'onde. Elle est donc constante dans un milieu donn dans des

conditions donnes.

Par exemple la clrit du son dans l'air dpend de sa temprature. La clrit d'une onde se

propageant sur une corde dpend de sa tension et de sa masse linique (masse par unit de

longueur).

4. Croisement de deux ondes.

Deux ondes se propageant dans le mme milieu peuvent se croiser sans se perturber

mutuellement.

III. Onde progressive une dimension.

1. Introduction.

Les proprits gnrales des ondes voques prcdemment restent valables ici mais on

cherche, dans cette partie, introduire la notion de retard de l'onde.

2. Retard de l'onde.

Soit une onde mise par la source S et se propageant avec la clrit finie v le long d'une

corde. Cette onde se propage de proche en proche dans le

mil

. tant donne la dfinition de la clrit on pourra crire:

v =

MM'