Résumé N°1 : Ondes Mécaniques
I. Les ondes mécaniques progressives
1. Quelques définitions :
● Le signal est une perturbation (modification locale et temporaire) qui se propage dans un milieu matériel élastique.
● Une onde progressive correspond à la propagation dans l’espace et au cours du temps d’une perturbation.
● Une onde mécanique correspond à la propagation d’une perturbation dans un milieu matériel sans transport de matière, ni de transport de source.
→ On appelle onde mécanique progressive, onde résultant de la perturbation d’un milieu par une source.
2. Le point de source S de l’onde :
● La perturbation est créée à la source S, ensuite elle se propage de proche en proche dans le milieu à une vitesse précise.
● Le point le plus proche de la source S, donc le premier à ressentir la perturbation, est appelé front d’onde.
● Le point immobile est un point qui n’a pas encore été atteint par l’onde mécanique.
● Tous les points (quand la perturbation y parvient à l’instant t) reproduisent la même perturbation que la source (S).
3. Étude du mouvement d’un point :
→ Selon l’allure de l’onde vue à la source (S), on peut déterminer :
- Le sens de mouvement d’un point
- Le sens de mouvement du front (F) et en déduire le premier mouvement de chaque point
| Le point | O | A | B | C | D | E | F | G | H | I |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Mouvement | Vers le haut | ↑ | ↑ | 0 | ↓ | ↓ | ↓ |
Conclusion : C’est le mouvement du front et c’est vers le bas.
4. Les types d’ondes :
● Ondes transversales :
Une onde est transversale lorsque la déformation du milieu matériel a lieu perpendiculairement à la direction de propagation de la perturbation.
[Image à insérer ici : onde transversale]
Exemples : propagation d’une vague, oscillation d’une corde, onde sismique.
● Ondes longitudinales :
Une onde est longitudinale si la déformation du milieu a lieu parallèlement à la direction de propagation.
[Image à insérer ici : onde longitudinale]
Exemples : onde sonore, onde de compression dans un ressort.
5. Définition de la célérité :
La célérité d’une onde progressive est le rapport de la distance d séparant deux points M₁ et M₂ sur la durée Δt qui les sépare.
Formule : V = d / Δt
6. Facteurs influençant la célérité :
- La vitesse dépend des qualités d’élasticité du milieu et de son inertie.
- Plus le milieu est élastique, plus la vitesse est grande.
- Plus l’inertie est élevée, plus la vitesse est faible.
→ Dans un même milieu : célérité de l’onde mécanique (v_signal) = célérité de l’onde sonore (v_sonore) = célérité maximale (v_max)
Exemples : dans l’air : 340 m/s, dans l’eau : 1500 m/s, dans l’acier : 5000 m/s
7. Exploitation de la relation :
La relation V = d / Δt permet de déduire la position du front de l’onde ou le temps mis pour atteindre un point donné.
8. Superposition de deux ondes :
● Deux ondes mécaniques peuvent se superposer sans se perturber :
- Lorsque les deux perturbations se croisent, chaque point est perturbé algébriquement.
- Après la coïncidence, chaque perturbation reprend son état initial.
Prof. Zakaryae Chriki