Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES

1. Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES Propagation d’ondes de déformation à la surface de l’eau. I) Exemples Simulation

2. Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES Propagation d’une onde de déformation le long d’un ressort. I) Exemples Propagation d’une onde de déformation le long d’une corde Simulation

3. Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES Simulation de la propagation d’un tsunami. I) Exemples Simulation

4. Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES I) Exemples • Autres exemples: • Une hola dans un stade, • les ondes radio (télévision, radio, téléphonie mobile...), • les ondes ultrasonores (communication entre poissons, repérage de l’espace par les chauves-souris ...) • etc... Simulation

5. Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES I) Exemples • Les questions que se posent le physicien: • 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 ? Simulation

6. Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES Question: Que va faire le bateau au passage de l’onde ? I) Exemples II) Définitions et vocabulaire A) Ondes mécaniques progressives Simulation

7. Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES I) Exemples II) Définitions et vocabulaire A) Ondes mécaniques progressives Conclusion: • On appelle onde mécanique progressive, le phénomène de propagation libre d’une perturbation (ou déformation) dans un milieu, sans transport de matière. Simulation

8. Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES I) Exemples II) Définitions et vocabulaire A) Ondes mécaniques progressives B) Ondes transversales, longitudinales 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. Simulation

9. Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES I) Exemples II) Définitions et vocabulaire A) Ondes mécaniques progressives B) Ondes transversales, longitudinales Autre exemple d’ondes transversales. Onde de déformation à la surface de l ’eau: Simulation

10. Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES Onde de déformation (de compression) le long d’un ressort. I) Exemples II) Définitions et vocabulaire A) Ondes mécaniques progressives B) Ondes transversales, longitudinales Le déplacement de la perturbation s’effectue dans la même direction que celle de la propagation : C’est une onde longitudinale. Simulation

11. Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES Expérience de la bougie et du haut-parleur I) Exemples II) Définitions et vocabulaire A) Ondes mécaniques progressives B) Ondes transversales, longitudinales Observations: La flamme se met à bouger en suivant le mouvement de va et vient de l’air : Ceci illustre la nature longitudinale des ondes sonores. Simulation

12. Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES I) Exemples II) Définitions et vocabulaire A) Ondes mécaniques progressives B) Ondes transversales, longitudinales Conclusion: Une onde sonore résulte de la propagation d’une onde longitudinale de compression-dilatation dans un milieu, solide, liquide, ou gazeux. Simulation

13. Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES (m) (m.s-1) (s) I) Exemples II) Définitions et vocabulaire A) Ondes mécaniques progressives B) Ondes transversales, longitudinales C) Célérité 1) Définition La célérité d’une onde est la vitesse de déplacement de la perturbation. Elle est égale au rapport de la distance d parcourue par l’onde sur la durée Dt nécessaire pour la parcourir . Simulation

14. Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES Mesure de la célérité d’une onde de déformation transversale le long d’une corde tendue. I) Exemples II) Définitions et vocabulaire A) Ondes mécaniques progressives B) Ondes transversales, longitudinales C) Célérité 1) Définition 2) Mesure de la vitesse de propagation le long d’une corde tendue. Schéma du montage Simulation

15. Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES 72 83 84 86 81 2,5 I) Exemples II) Définitions et vocabulaire A) Ondes mécaniques progressives B) Ondes transversales, longitudinales C) Célérité 1) Définition 2) Mesure de la vitesse de propagation le long d’une corde tendue. Résultats: durée de propagation entre les deux capteurs (en ms). Conclusion: La célérité de l’onde dépend de la tension de la corde, plus celle-ci est grande, plus l’onde se propage vite. Remarque : On verra dans le chapitre suivant que la célérité dépend aussi de la masse linéique de la corde. Simulation

16. Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES I) Exemples II) Définitions et vocabulaire A) Ondes mécaniques progressives B) Ondes transversales, longitudinales C) Célérité 1) Définition 2) Mesure de la vitesse de propagation le long d’une corde tendue. 3) Mesure de la vitesse du son dans l’air. Mesure de la célérité du son dans l ’air. Schéma du montage Simulation

17. Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES Résultats: I) Exemples II) Définitions et vocabulaire A) Ondes mécaniques progressives B) Ondes transversales, longitudinales C) Célérité 1) Définition 2) Mesure de la vitesse de propagation le long d’une corde tendue. 3) Mesure de la vitesse du son dans l’air. Simulation

18. Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES Résultats: I) Exemples II) Définitions et vocabulaire A) Ondes mécaniques progressives B) Ondes transversales, longitudinales C) Célérité 1) Définition 2) Mesure de la vitesse de propagation le long d’une corde tendue. 3) Mesure de la vitesse du son dans l’air. • Distance entre les deux micros : D = 0,50 m • Durée de propagation : Dt = 1,4 ms • Dans l’air (à 20 °C), la célérité du son est :  Remarque:Tout comme pour la corde, la célérité du son dépend des caractéristiques (température, état physique…) du milieu. Simulation

19. Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES Question : Qu’arrive-t-il lorsque deux ondes se rencontrent ? I) Exemples II) Définitions et vocabulaire A) Ondes mécaniques progressives B) Ondes transversales, longitudinales C) Célérité 1) Définition 2) Mesure de la vitesse de propagation le long d’une corde tendue. 3) Mesure de la vitesse du son dans l’air. D) Croisement de deux ondes Expérimentation: On touche successivement la surface de l’eau en deux points différents en veillant bien à ce que chaque onde soit observée seule. Conclusion: On constate que, dans ce cas, les deux ondes se croisent sans se perturber Simulation

20. Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES • Une onde se propage, à partir de la source, dans toutes les directions qui lui sont offertes. • La perturbation se transmet de proche en proche sans transport de matière (mais il y a par contre un transfert d’énergie). • La célérité de propagation d’une onde est une caractéristique du milieu. • Deux ondes peuvent se croiser sans se perturber I) Exemples II) Définitions et vocabulaire A) Ondes mécaniques progressives B) Ondes transversales, longitudinales C) Célérité 1) Définition 2) Mesure de la vitesse de propagation le long d’une corde tendue. 3) Mesure de la vitesse du son dans l’air. D) Croisement de deux ondes E) Propriétés générales des ondes Effet d’une onde sismique. Simulation

21. Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES La propagation d’une onde: • se fait à partir d’une source dans l’espace environnant sans direction unique privilégiée mais dans toutes les directions possibles, compte tenu des contraintes du milieu, • ne correspond pas à un transport de matière, • C’est l’amplitude de l’onde et non sa célérité qui diminue dans le cas d’un milieu absorbant. I) Exemples II) Définitions et vocabulaire A) Ondes mécaniques progressives B) Ondes transversales, longitudinales C) Célérité 1) Définition 2) Mesure de la vitesse de propagation le long d’une corde tendue. 3) Mesure de la vitesse du son dans l’air. D) Croisement de deux ondes E) Propriétés générales des ondes F) Comparaison entre la propagation d ’une onde et le déplacement d ’un mobile. Le mouvement d’un solide: • se décrit à l’aide d’une trajectoire, • correspond à un transport de matière, • est affecté par un choc avec un autre mobile, • la vitesse diminue en cas de frottements. Simulation

22. Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES I) Exemples II) Définitions et vocabulaire A) Ondes mécaniques progressives B) Ondes transversales, longitudinales C) Célérité 1) Définition 2) Mesure de la vitesse de propagation le long d’une corde tendue. 3) Mesure de la vitesse du son dans l’air. D) Croisement de deux ondes E) Propriétés générales des ondes F) Comparaison entre la propagation d ’une onde et le déplacement d ’un mobile. III) Ondes progressives à une dimension A) Définition Définition: Une onde progressive est dite à une dimension si elle se propage dans un milieu à une dimension. Exemples : une corde tendue de faible épaisseur, est un milieu à une dimension. La surface de l’eau est à deux dimensions. L’air, est un milieu à 3 dimensions. Simulation

23. Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES I) Exemples II) Définitions et vocabulaire A) Ondes mécaniques progressives B) Ondes transversales, longitudinales C) Célérité 1) Définition 2) Mesure de la vitesse de propagation le long d’une corde tendue. 3) Mesure de la vitesse du son dans l’air. D) Croisement de deux ondes E) Propriétés générales des ondes F) Comparaison entre la propagation d ’une onde et le déplacement d ’un mobile. III) Ondes progressives à une dimension A) Définition B) Notion de retard L’état vibratoire de M2 est sensiblement le même (avec un léger amortissement) que celui de M1 mais décalé dans le temps. Ce décalage ou retard correspond à la durée nécessaire pour que la perturbation parcours la distance d. On note t ce retard et on a : Courbes Simulation

24. Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES I) Exemples II) Définitions et vocabulaire A) Ondes mécaniques progressives B) Ondes transversales, longitudinales C) Célérité 1) Définition 2) Mesure de la vitesse de propagation le long d’une corde tendue. 3) Mesure de la vitesse du son dans l’air. D) Croisement de deux ondes E) Propriétés générales des ondes F) Comparaison entre la propagation d ’une onde et le déplacement d ’un mobile. III) Ondes progressives à une dimension A) Définition B) Notion de retard Généralisation: • La perturbation qui existe en un point M correspond à celle qui existait auparavant en un point M’ à l’instant t’ = t - t; avec: t étant le retard et V la célérité. Simulation

25. Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES I) Exemples II) Définitions et vocabulaire A) Ondes mécaniques progressives B) Ondes transversales, longitudinales C) Célérité 1) Définition 2) Mesure de la vitesse de propagation le long d’une corde tendue. 3) Mesure de la vitesse du son dans l’air. D) Croisement de deux ondes E) Propriétés générales des ondes F) Comparaison entre la propagation d ’une onde et le déplacement d ’un mobile. III) Ondes progressives à une dimension A) Définition B) Notion de retard FIN Simulation

26. Distance entre les deux micros: D=0,50 m Simulation