Quelle perturbation génère la ola? Cette vague se déplace-t-elle "avec ou sans transport de matière"?

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1 Lycée Joliot Curie à 7 PHYSIQUE - Chapitre II Classe de Ter S Thème : Observer Cours n 2 «Caractéristiques des ondes» La Grande Vague de Kanagawa La ola dans un stade est un exemple d'onde progressive. La personne qui filme le déplacement de la ola "reçoit cette onde" avec un certain retard par rapport au moment où le phénomène a démarré ou qu'il est apparu en face dans le stade. De quels paramètres dépend ce retard? - - Quelle perturbation génère la ola? Cette vague se déplace-t-elle "avec ou sans transport de matière"? Nous verrons dans ce cours quelles sont les caractéristiques associées à ce type d'onde. I- Exemples d ondes mécaniques progressives :U Propagation d une onde (une perturbation) dans un milieu à 1 ou 2 ou 3 dimensions. U1- Propagation le long d une corde :U milieu à 1 dimension U Dispositif :U Attacher une extrémité d une corde élastique à un support fixe dont un point M est repéré sur la corde. Tendre la corde et tenir l autre extrémité à la main. Imposer une perturbation du côté de l extrémité tenue à la main. Lâcher et observer l aspect de la corde. U2- Propagation le long d un ressort:u milieu à 1 dimension U Dispositif : Tendre un ressort sur une table horizontale. Avec la main, comprimer quelques spires à l une des extrémités. Lâcher et observer l aspect du ressort U3- Propagation sur la surface d un liquide:u milieu à 2 dimensions UDispositif : Dans une cuve à onde, on crée une perturbation 1

2 U4- Propagation du son:u milieu à 3 dimensions C'est le cas d'une onde sonore engendrée par deux mains que l'on claque l'une contre l'autre. La perturbation associée aux ondes sonores est une, dont la direction de propagation est identique au sens de déplacement.. 5- En résumé Ua- Définition d une onde mécanique : En effet, le point repéré de la corde ne s est pas de même que les billes de polystyrène à la surface du liquide. Le seul déplacement observé est celui de chacun des points du milieu qui s écartent de leur puis y reviennent. Ub- Quelques mots clés : - Le milieu matériel : La surface de l eau, la corde et le ressort constituent des milieux matériels. Un tel milieu est nécessaire à la propagation d une onde mécanique. L onde se propage en utilisant la propriété du milieu. - La perturbation : Une perturbation correspond à une variation d une propriété mécanique (vitesse, position, ) des points d un milieu. Le milieu retrouve sa une fois la perturbation passée. - La source : Le point où est créé est la source de l onde. Uc- Ondes transversales ou longitudinales : - La perturbation (déformation) a lieu perpendiculaire à la direction de propagation de l'onde, l onde est dite Exemples : - La déformation se fait parallèlement à la direction de propagation, l onde est dite Exemples : URemarques : - Repérer l amplitude y max de l onde le long de la corde - Le point M est appelé - Le point N est appelé U 2

3 II Propriétés générales des ondes mécaniques. 1- Une onde se propage à partir de la source et dans 2- La perturbation qui donne naissance à l onde se transmet.: transport d énergie sans transport de (une fois la perturbation transmise, le milieu revient au repos). III Célérité d une onde v et notion de retard t : 1- Célérité de l onde : La propagation d une onde se faisant de proche en proche, n est donc pas. Le déplacement de l onde n étant pas accompagné d un transport de matière, on appelle célérité la vitesse de de l onde, pour la distinguer de la vitesse de déplacement d un solide. 2- Notion de retard : (simulation) Une perturbation est crée à la surface de l eau. Son déplacement est étudié à l aide de 2 capteurs de position reliés à un oscilloscope ( S_H= 0,20 s). La perturbation se déplace à une vitesse v= 2,50m.s -1. Exprimer le retard t correspondant à la durée que met l onde pour aller du point M au point M IV- Ondes progressives périodiques : cas des ondes sinusoïdales 1- Rappel: phénomène périodique Un phénomène périodique est un phénomène qui Ex : 3

4 Définition de la période temporelle : La période T est la plus petite durée T est exprimée en.. Définition de la fréquence f : La fréquence est le nombre de fois que ce produit le phénomène en f s exprime en de symbole Relation entre T et f : f = ou T=. 2- Définitions d une onde périodique: Lorsqu'une onde est générée par une perturbation animée d'un mouvement périodique on dit que l'onde est elle-même. Si la perturbation peut être décrite par une fonction sinusoïdale du temps, alors l'onde est progressive (exemple : cuve à onde). 3- Une double périodicité : temporelle. et spatiale.: Lorsqu on observe la corde immobile, tous ses points effectuent, entre deux éclairs consécutifs, oscillations complètes et ils apparaissent toujours dans la même position. En conséquence, tous les points de la corde vibrent avec la même a- Périodicité temporelle : Le point A suit le mouvement de la lame vibrante. A l instant t, le point A se trouve sur la crête. Au fil du temps, le point A suit le mouvement de la lame et une position sur la crête à l instant. T est On peut dire également que la source et les points atteints par l onde vibrent avec la même période T. Définition : b- Périodicité spatiale : En utilisant l éclairage stroboscopique fournissant un mouvement au ralenti, on observe que certains points ont exactement le même mouvement: ils passent à leur position d équilibre ou à leur écartement maximal aux mêmes instants. - Les points M et N vibrent en. Ils sont régulièrement répartis sur la corde; - on note (lambda) et on appelle longueur d onde la distance séparant deux point consécutifs vibrant en phase. Les points M et N ont exactement le même mouvement. On parle de.. On peut dire également qu il apparaît une seconde périodicité:... Définition : Remarque : Les points M et P Une onde mécanique progressive est dite périodique 4

5 c- Relation entre les 2 périodes : vitesse de propagation ou célérité de l onde v = = avec 4- Définition d une onde sinusoïdale : L onde mécanique progressive périodique est dite sinusoïdale si la perturbation est une fonction du temps. 5- mesure expérimentale de λ et T : Deux récepteurs R 1 et R 2 reliés aux voies d un oscilloscope sont placés à égales distances d un émetteur à ultrasons. L oscilloscope permet de calculer la période T= On déplace maintenant le récepteur R2 jusqu à ce que les 2 signaux sinusoïdales soient de nouveau en Comment mesurer précisément la période Calcul de la vitesse de propagation des ultrasons dans l air : 5