Fiche de révision : Ondes mécaniques progressives

📋 Plan du Cours

1. Définition et propagation des ondes
2. Types d’ondes et perturbations
3. Célérité et retard de propagation
4. Période et fréquence des ondes
5. Périodicité spatiale et longueur d’onde
6. Mesures expérimentales et ultrasons

📖 1. Définition et propagation des ondes

🔑 Notions clés & Définitions

• Onde mécanique progressive : Propagation de proche en proche d’une perturbation dans un milieu matériel, sans déplacement de matière.

📝 Points essentiels

• La lumière n’est pas une onde mécanique progressive, car elle ne se propage pas dans un milieu matériel.

• Une ola est une onde mécanique progressive : les spectateurs se lèvent puis s’assoient successivement, tandis que la perturbation se propage sans qu’ils changent de siège.

📖 2. Types d’ondes et perturbations

★ À maîtriser

📌 Une onde est longitudinale lorsque la perturbation a la même direction que la propagation, et transversale lorsque la perturbation lui est perpendiculaire.

Compléments

• Les ondes sonores et celles d’un ressort sont des exemples d’ondes longitudinales, tandis que les ondes sur une corde et la ola sont transversales.

💡 Astuce mémo

Perturbation parallèle : longitudinale ; perpendiculaire : transversale.

📖 3. Célérité et retard de propagation

🔑 Notions clés & Définitions

• Célérité : Vitesse de déplacement de la perturbation, qui dépend du milieu de propagation.
• Retard : Le retard τ d’une onde est la durée séparant son passage en deux points différents et vérifie τ = t₂ − t₁.

★ À maîtriser

📐 Formule - La célérité vérifie $v = \frac{d}{\Delta t}$, où d est la distance parcourue par la perturbation et Δt la durée correspondante.

Compléments

📐 Formule - Entre deux points séparés par une distance d et un retard τ, la célérité vérifie $v = \frac{d}{\tau}$.

• Dans le cours, la célérité du son dans l’acier est supérieure à celle du son dans l’air.

💡 Astuce mémo

Une distance parcourue pendant un retard donne la célérité.

📖 4. Période et fréquence des ondes

🔑 Notions clés & Définitions

• Période : Plus petit intervalle de temps au bout duquel la perturbation se reproduit.
• Fréquence : Nombre de répétitions par seconde, exprimé en hertz.

★ À maîtriser

📐 Formule - La fréquence et la période sont reliées par $f = \frac{1}{T}$.

Compléments

📌 Une onde est périodique si sa perturbation se répète à intervalles de temps réguliers, et sinusoïdale si sa perturbation a l’allure d’une sinusoïde.

• Les ultrasons ont une fréquence supérieure à 20 kHz.

📖 5. Périodicité spatiale et longueur d’onde

🔑 Notions clés & Définitions

• Longueur d’onde : Distance entre deux points qui vibrent en phase et distance parcourue par l’onde pendant une période.

★ À maîtriser

📐 Formule - La célérité, la longueur d’onde et la période sont reliées par $v = \frac{\lambda}{T}$.

📐 Formule - La longueur d’onde vérifie $\lambda = vT = \frac{v}{f}$.

Compléments

• Sur une représentation spatiale de la corde à un instant donné, une onde sinusoïdale dessine une sinusoïde.

💡 Astuce mémo

Une corde photographiée dessine une sinusoïde dont les crêtes successives sont séparées d’une longueur d’onde.

📖 6. Mesures expérimentales et ultrasons

📝 Points essentiels

• Dans l’expérience de la cuve à ondes, un vibreur de fréquence 6,0 Hz produit une longueur d’onde mesurée de 1,9 cm et une célérité calculée de 0,11 m/s.

• Dans le TP sur les ultrasons, deux récepteurs retrouvent leur phase après un déplacement de 0,8 mm, distance correspondant à une longueur d’onde.

• La longueur d’onde ultrasonore moyenne mesurée est 8,9 mm et, avec une période de 25 μs, la célérité calculée est 356 m/s.

• À 20 °C, la célérité du son dans l’air vaut 340 m/s.

💡 Astuce mémo

Repérer les signaux en phase, déplacer un récepteur jusqu’au retour en phase, mesurer λ.