Chap2. Ondes mécaniques progressives périodiques
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Chap 2 : Ondes mécaniques progressives périodiques
Lycé
e Ampère
P.Bellanca-Penel
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I. Qu’est-ce qu’une OMP périodique ?
Quelle différence y a t-il entre les deux séquences ci-dessous ?
Séquence 1 Séquence 2
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Vibreur
(vibration périodique)Cuve à
onde
Vue de dessus
Lorsque la perturbation de la source se reproduit de identique à elle-même à intervalle de temps réguliers, on dit qu'elle
est périodique.L'onde mécanique progressive également
périodique.On peut alors repérer aussi une périodicité
dans l'espace !!Il y a double périodicité
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Les OMPP présentent une double périodicité !!!
Périodicité spatialePériodicité spatiale Périodicité temporelle
temps
Lors de la propagation, en chaque point du milieu, on retrouve donc une perturbation
également périodique.
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I.1 Période temporelle d’une O.M périodique.
C’est la plus petite durée au bout de laquelle en un point donné du milieu, la
perturbation est reproduite identique à elle-même.
T en seconde
On définit par ailleurs la FREQUENCE f d’une O.M.Périodique par :
f = 1/T
f est en Hertz (Hz) si T en seconde
T T
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Cas particulier des ondes sinusoïdales :
Voici une onde sinusoïdale :
Voici une onde qui n’est pas
sinusoïdale :
Mathématiquement à la source : Ys = y0 Sin(2 t)
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I.2 Période spatiale d’une O.M périodique. A un instant donné
C'est la plus petite distance au bout de laquelle, à un instant donné, la perturbation du
milieu est reproduite identique à elle-même.
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se mesure en mètre m
La période spatiale s'appellela longueur d'onde. Elle est notée
Pour repérer la longueur d'onde, il faut …figer le temps… (arrêt sur image,
photo…)
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Mesure de ou de T ??
À l’oscilloscope !
(voir exercice)
100s/div
Ou par traitement vidéo
(Voir le TP2)
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Comment mesurer la période d’une O.M ?
Avec une règle !
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Une autre façon de mesurer les longueurs d’onde :
L’exploitation photo ou vidéo !
Exemple de vidéo d’onde aquatique périodique sur cuve
5=… donc =…
Il est impératif de faire la mesure sur plusieurs
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I.3. Quelle relation entre T et ?
Quel lien existe-t-il entre la période temporelle T d’une O.M sinusoïdale et sa période spatiale ?
apparaît comme la distance
parcourue par l’onde
pendant une période T.
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Ainsi de suite :
Les O.M sinusoïdales présentent donc une double périodicité.
= v TLongueur d’onde
(m)
« Période »
(en s)Célérité de l’onde
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Comment mesurer expérimentalement la longueur d’onde d’une O.M sinusoïdale ?
Par exemple la mesure de la longueur d’onde d’une onde sonore :
Vu en TP
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Imaginons obtenir l’oscillogramme suivant :
On dit que les deux signaux sont « en
phase »
Lorsqu’on déplace le M2 , les 2 signaux vont se déphaser jusqu’à se retrouver en phase à nouveau.Quelle sera alors la distance parcourue par M2 ?
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II. Le phénomène de Diffraction
Posons nous une petite question :
Petite expérience…
Une onde se propage-t-elle
toujours en ligne droite ?
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Comment recevrait-on la radio dans une vallée ?
Difficile, mais pas impossible…
Magique ??
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Vous êtes tranquillement vautrée installé dans votre chambre lorsque tout à coup…
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Toutes les ondes diffractent !
Finmark( Norvège)
C’est même une de leur propriété
caractéristique !
![Page 20: Chap2. Ondes mécaniques progressives périodiques](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081415/5571f31949795947648d7f4e/html5/thumbnails/20.jpg)
Rabat (Maroc)
![Page 21: Chap2. Ondes mécaniques progressives périodiques](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081415/5571f31949795947648d7f4e/html5/thumbnails/21.jpg)
Fronts d’onde
Direction incidente
Après passage d’une onde par une ouverture, l’onde semble se propager dans toutes les
directions à partir de cette ouverture : c’est le phénomène de diffraction.
Onde incidente : plane
Onde émergente : circulaire.
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Diffraction d’une onde aquatique plane par deux trous :
![Page 23: Chap2. Ondes mécaniques progressives périodiques](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081415/5571f31949795947648d7f4e/html5/thumbnails/23.jpg)
Posons-nous une deuxième question :
Y-a-t-il toujours diffraction lorsqu’une onde rencontre une ouverture ou un obstacle ?
Lorsque a > il n’y a pas diffraction
Lorsque a il y a diffraction
a
a
![Page 24: Chap2. Ondes mécaniques progressives périodiques](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081415/5571f31949795947648d7f4e/html5/thumbnails/24.jpg)
Troisième et dernière question :
Quelles sont les caractéristiques (,T,v) de l’onde diffractée par rapport à l’onde incidente ?
a
Lors d’une diffraction, les caractéristiques de l’onde ne sont pas modifiées.
Voir TP2
![Page 25: Chap2. Ondes mécaniques progressives périodiques](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081415/5571f31949795947648d7f4e/html5/thumbnails/25.jpg)
IV. Le phénomène de dispersion.
Une question :
Des ondes de longueur d’onde (période, fréquence) différente se
propagent-elles à la même vitesse ??1
2
3
Tout dépend…
du milieu de propagation
![Page 26: Chap2. Ondes mécaniques progressives périodiques](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081415/5571f31949795947648d7f4e/html5/thumbnails/26.jpg)
Lorsque la célérité d’une onde dans un milieu donné, dépend de sa fréquence (Longueur d’onde, période), on dit que le milieu est
dispersif.En effet, une onde « naturelle » est souvent
le résultat de la composition d’ondes sinusoïdales de fréquence différentes.
=
+
+
![Page 27: Chap2. Ondes mécaniques progressives périodiques](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081415/5571f31949795947648d7f4e/html5/thumbnails/27.jpg)
Dispersion de l’air pour les ondes acoustiques
et grondement du tonnerre