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PH 03 ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES PERIODIQUES

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PH 03 ONDES MECANIQUES

PROGRESSIVES PERIODIQUES

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I-DOUBLE PERIODICITE

1-Exemples

• Corde, Cuve à onde : ondes mécaniques

progressives périodiques transversales

• Le vibreur mécanique effectue un mouvement

périodique dont la fréquence est f,

telle que f = 1/T

• T est la période des oscillations.

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I-DOUBLE PERIODICITE

2-Onde progressive périodiquehttp://www.ostralo.net/3_animations/swf/onde_corde.swf

http://www.ostralo.net/3_animations/swf/cuve_ondes_circulaires.swf

L’onde se propage le long de la corde ou à la surface de l’eau : elle est dite progressiveelle est dite progressive

• Une observation stroboscopique permet d’obtenir une immobilité apparente : tous les points vibrent à la même fréquence que la source

Un phénomène est dit périodique lorsqu'il se reproduit identique à lui-même à intervalle de temps égaux

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La périodicité temporelle T de l’onde est la durée au bout de

laquelle un point du milieu de propagation se retrouve dans le

même état.

Cette période T est égale à celle de la source ( vibreur).

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I-DOUBLE PERIODICITE

3-longueur d’onde

La longueur d’onde, λ, est la distance qui sépare deux points possédant un état identique.

http://www.discip.crdp.ac-caen.fr/phch/lycee/terminale/onde/onde/onde.htm

λ s’exprime • λ s’exprime

en m.

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La périodicité spatiale est la distance séparant deux points du

milieu de propagation qui vibrent en phase, c’est-à-dire dans

le même état ; c’est la longueur d’onde λ

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I-DOUBLE PERIODICITE

4-Relation entre période spatiale et période temporelle

• La longueur d’onde λ est la distance parcourue

par l’onde pendant la période Tpar l’onde pendant la période T

• Le rapport λ/T a donc la dimension d’une

vitesse.

Donc λ = vxT ou encore λ = v/f

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REMARQUES

• La fréquence f est caractéristique

d’une onde et ne dépend pas du milieu

• Mais la célérité v dépend du milieu

de propagationde propagation

DONC

la longueur d’onde λ dépend

du milieu de propagation

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I-DOUBLE PERIODICITE

5-Longueur d’onde et mouvement des points du milieu

• 2 points d’un milieu vibrent en phase si la distance

qui les séparent est égal à un nombre entier de

longueur d’onde λ : d = k x λlongueur d’onde λ : d = k x λavec k entier naturel non nul k € N*

• 2 points d’un milieu vibrent en opposition de phase

si d est égal à un nombre entier impair (2k+1) de

demi-longueur d’onde : d = (2k+1) x λ/2

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II-DISPERSION DES ONDES

Un milieu de propagation est dit dispersif

quand la célérité de l’onde périodique

dépend de sa fréquence.

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Remarque

• Le roulement du tonnerre provient du fait que l’air est un milieu dispersif pour des ondes sonores de grande amplitude : l 'air chargé en

Un milieu est non dispersif quand la célérité de l’onde ne dépend pas de sa fréquence

sonores de grande amplitude : l 'air chargé en vapeur d'eau devient un milieu dispersif Les sons graves dans ce cas se propagent moins vite que les sons aigus :

Mais l’air n’est pas dispersif pour les ondes sonores habituelles. Tous les sons se propagent à la même vitesse dans l’air.

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III-DIFFRACTION D’UNE ONDE

• Diffraction de la houle dans un port

1-Exemples

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• Diffraction des ondes sonores

Si une porte est ouverte, on peut entendre

chanter une personne qui se promène dans le

couloir même si cette personne n'est pas visible.

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III-DIFFRACTION D’UNE ONDE

2-Diffraction d’une onde plane par une fente

• Diffraction par une faible ouverture :

ℓ ≈ λ ou ℓ < λ

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• Onde diaphragmée : ℓ >> λ

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• Le phénomène de diffraction est d’autant plus

marqué que la dimension de l’ouverture ou

d’un obstacle est plus petite. http://www.acoustics.salford.ac.uk/feschools/waves/flash/diffractionslit.swf

• L’onde incidente et l’onde diffractée ont même

fréquence f et même célérité v donc même

longueur d’onde λ.

• Il y a perte de la directivité de l’ondehttp://gilbert.gastebois.pagesperso-orange.fr/java/diffraction/eau/diffraction.htm

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Remarque

Ondes sonores

• Les basses fréquences sont plus diffractées

que les autres et c’est la raison pour laquelle

les graves portent mieux que les aigus.les graves portent mieux que les aigus.

• Voir : Pourquoi est-ce que loin d'un orchestre

de rue, j'entends seulement les basses?Site : Robert in space

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Pour conclure

La diffraction est un phénomène

caractéristique des ondes

• On verra alors que la lumière se

comporte comme une onde.