2ème Secondaire Physique Chapitre 1. Le mouvement ondulatoire

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1 I. L onde : - Définition : ème Secondaire Physique Chapitre. Le mouvement ondulatoire C est une perturbation qui se propage et qui transporte de l énergie. - Genres d ondes : A Mécanique : - Ont besoin d un milieu pour se propager. - a) Transversales b) Longitudinales Vibration des particules sont à la propagation de l onde. Ex. : - corde vibrante. - onde se propage à la surface de l eau. 3 Sont visibles. B - Electromagnétique : Vibration des particules sont dans le même sens de la propagation de l onde. Ex. - ondes sonores. - Poids suspendu a un ressort. - N ont pas besoin d un milieu matériel pour se propager. - Formée de champs magnétique et électrique qui vibrent au sens de propagation de l onde. ce sont des on des transversales. Ex. : on de radio T.V. portable. Rayons infrarouges. Rayon lumineux utra violet rayon 3 Sont détectés par leurs effets. α rayon γ

2 3. Condition pour obtenir une onde mécanique : ) Une source vibrante. ) Une perturbation qui se transmet de la source au milieu. 3) Un milieu qui transmet la vibration. 4. Les sources vibrantes : ) pendule simple. ) Diapason. 3) Corde vibrante. 4) Poids suspendu à un ressort qui vibre verticalement (yoyo) II. Le mouvement vibratoire : - Déplacement (m) : C est la distance entre la position du corps vibrant à un instant donné et sa position d équilibre. - Amplitude [A] (m) : C est le déplacement maximal à partir de sa position d équilibre. Où. C est la distance entre points de sa trajectoire dans l un la vitesse du corps est maximale et dans l autre elle est nulle. 3- L oscillation compète : C est le trajet aller retour effectué par le corps vibrant pour revenir au même point dans le même sens. c.a.d. même phase. 4- La Fréquence [ ] Hertz. : C est le nombre d oscillation complète effectué par le corps vibrant en seconde. Où C est le nombre de longueur d onde effectué par le corps vibrant en seconde. Hertz = oscillation vibration sec sec.

3 5- Période : [T] (sec) C est le temps mis pour faire une oscillation complète. Où C est le temps mis par le corps vibrant pour revenir au même point et dans le même sens. T = III. Le Mouvement harmonique simple : (M.H.S.) - Définition : C est un mouvement vibratoire sous sa forme la plus simple. Ex. : balançoire pendule simple. - Mouvement d un pendule simple : a, d sont en phase c, b ne sont pas en phase. 3- Mouvement d une masse attachée a un ressort : Relation entre déplacement - temps - une courbe sinusoïdales qui caractérise le M.H.S. c a d b 3

4 V. Ondes mécaniques : A- Transversales - Définition : Les particules du milieu vibrent autour de leur position d équilibre dans une direction au sens de propagation de l oncle. B- Longitudinales : - Définition: Les particules du milieu vibrent autour de leur position d équilibre dans le même sens de propagation de l onde. Sens de vibration Sens de vibration Sens de propagation - Figures : Sens de propagation. Figures : Creux. Crete C D C D 3. Compositions : Se compose de crêtes et de creux. 4. Longueur d onde () : C est la distance entre crêtes ou creux consécutifs. Exemples : Ondes qui se propagent à la surface de l eau. Ondes qui se propagent dans les cordes vibrantes. 3- Composition : Se compose de zone de compression et de dilatation. 4- Longueur d onde () : C est la distance entre les centres de zones de compression ou de zones de dilatations consécutifs. Exemples : Ondes sonores dans l air Ondes qui se propagent dans un ressort soulevant un poids qui vibre verticalement. 4

5 Remarque : Crête : C est le point correspondant au déplacement +ve maximale. Creux : C est le point correspondant au déplacement ve maximale. V. Relation entre fréquence longueur d onde, et la vitesse de propagation de l onde : Vitesse = dis tan ce temps T Crete T m/s m Remarque :. Hertz. - Cette formule s applique aux trains d ondes, pulsation. - N d oscillation = distance λ T 3- Le travail fourni par la source vibrante agissant sur une corde se transmet sous fourme Ep représentée par la tension de la corde E c représentée par la vibration de la corde. 4- Définition de : C est la distance entre points de même phase. 5- Définition de Phase : C est lorsque points ayant même déplacement et sont dans le même sens. T ****** 5

6 Chapitre II Le son I. Introduction : Vibration du corps milieu oreille nerf cerveau Son auditif. II. Réflexion et réfraction du son : A Réflexion du son : Les ondes sonores se propagent dans l air sous forme d ondes sphériques concentriques formées de compression et de dilatations consécutifs. En rencontrant un obstacle, elle se réfléchies sons forme d oncles sphériques formées de compressions et de dilatations dont leur centre est situés derrière l obstacle à une distance égale à celle de la source. on entend une répétition du son semblable au son initial et qui semble venir d où point derrière la surface réfléchissante. Ce phénomène est l écho. - Définition de l écho : C est la répétition d un son provenant de sa réflexion. - Définitions : a) le rayon sonore : rayon incident C est la droit qui indique le sens de propagation de φ i φ r rayon réfléchi l onde sonore. b) L angle d incidence ( i) : surface réfléchéssante C est l angle compris entre le rayon incident et la normale élevée sur la surface de réflexion au point d incidence. 6

7 c) L angle de réflexion ( r) : C est l angle compris entre le rayon réfléchit et la normale élevée sur la surface de réflexion au point d incidence. 3- Les lois de réflexion : - angle d incidence = angle de réflexion. - Le rayon incident, le rayon sonore réfléchi et la normale à la surface au point d incidence sont dans un même plan à la surface réfléchissante. A Réfraction du son : - Définition : C est la déviation du rayon sonore en passant d un milieu à un autre de différente densité. Remarque: La réfraction dépend de la vitesse du son dans les milieux. ν ν Sinφ Sinθ φ Air chaud ν θ Air chaud ν Air froid θ ν φ ν Air froid ν ν φ θ ν ν θ φ L'angle de réfraction: C'est l'angle compris entre le rayon réfracté et la normale élevée au point d'incidence sur la surface de séparation entre milieux différents. 7

8 Remarque:. Pour le gaz ν α ρ. Pour les solides et les liquides ν solide ν liquide III. L'interférence du son: Ex.: - Définition: νgaz. C est la superposition de ondes ou de plusieurs ondes de même fréquence, même amplitude ayant même sens de propagation. Si la différence de marche = m. interférence constructive. son intense. - ondes en phase: Si la différence de marche = ( m ). interférence destructive son nul. on de. on de. On de resultant - ondes de différence de phase 80 o : interférence constructive son intense. interférence destructive son nul. 8

9 IV. Diffraction du son: - Définition: C'est le changement de direction d'une onde en traversant une ouverture étroite dont les dimensions sont des même ordre de grandeur que celle de la ou en rencontrant un obstacle (d < ). - Exemple qui démontre la diffraction du son: V. Le son est un mouvement ondulatoire car: Propagation du son à travers une ouverture - Il se propage dans toutes les directions en ligne droite. - Il se réfléchit selon les lois de réflexion. 3- Il se réfracte en passant d'un milieu à un outre à cause du changement de vitesse. 4- sons de même fréquence et de même amplitude s'interfèrent (son intense) interférence constructive et des régions d'interférence destructive ou l'intensité du son est nulle. 5- Il se diffracte en traversant une ouverture de dimensions convenables (d < ). Vi. Superposition des ondes: - Battements ou pulsations: Définitions: Si ondes de fréquence proche, de même amplitude, sens de propagation, leur superposition engendre des battements ou pulsations. 9

10 - Expérience: ) Agitons avec la main une corde tendue une pulsation se déplace le long de la corde. a) Si l'extrémité est attachée à un anneau qui peut glisser. On de incident On de réfléchi. = Onde resultant. Interference constructif. b) Si l'extrémité de la corde est fixe: On de incident = Onde resultant. Interference destructif. On de réfléchi. 0

11 VII. Ondes stationnaires: - Définition: Ce sont des ondes qui résultent de la superposition de mouvements ondulatoires ayant même fréquence, même amplitude mais se propagent dans sens opposés. - Formation des ondes stationnaires: Si un train d'ondes dans un sens s'interférent avec le train d'ondes réfléchies dans le sens opposé. Cette interférence donne à la corde une forme particulière qui semble immobile les particules de la corde vibrent à celle ci. 3- Les moyens pour engendrer les ondes stationnaires: ) En gitant les extrémités d'une corde horizontale alternativement vers le haut et vers le has. Ventre. noured ondes de sens opposé Cordes vibrant horizontalement par ses deux extrémités. ) Entriant la corde par son milieu et en la lâchant. Ondes réfléchies par les extrémités fixes 3) En fixant une extrémité et engendrant à l autre extrémité une M.H.S. Corde vibrant d un MHS à l une des extrémités et fixé ci l autre extrémité.

12 4) Expérience de Mélde : noeuds ventre Plateau cotenant un poids. Source vibrante. No de nœud = No de venture + Fonctionnement : Lorsque la source vibre trains d ondes se superposent formant des ventres et des nœuds. En augmentant le poids sur le plateau à la vitesse des ondes augmentent. fréquence augmente. 5- Définition : a) Nœud : C est le point ou l amplitude de la vibration est nulle. b) Ventre : C est le point ou l amplitude de la vibration est maximale. c) stationnaire : C est le double de la distance entre ventres ou nœuds consécutifs.

13 VIII. Les cordes vibrantes : n n = son fondamental n = er a. Preuve : n = 3 ème F T ère harmonie octave ème harmonie octave 3 ème harmonie m n. a Hertz n m Ft m Newton Kg/m 3 n n n 3 n n n Ft m. Ft m. Ft m. : : 3 : : 3 3

14 4 b. Les Facteurs dont dépend la fréquence du son fondamental : a) Longueur de la corde : b) La tension de la corde : T F t F t F c) La masse / unité de longueur : m m m ********