La houle sur la mer, une vibration le long d’une corde, le son : ce sont des ondes mécaniques. Elles transportent de l’énergie d’un point à un autre sans transport de matière. On décrit leur propagation par une célérité, et les ondes périodiques par une période et une longueur d’onde.
Une question sur ce cours ?
ULU, le tuteur d’ULUMINE, t’aide à partir de ce cours.
Objectifs
- Définir une onde mécanique progressive et sa célérité
- Exploiter la relation entre retard, distance et célérité
- Décrire la double périodicité d’une onde périodique
- Utiliser la relation λ = v × T = v / f
1. Onde mécanique progressive
Onde mécanique progressive : Propagation d’une perturbation dans un milieu matériel (solide, liquide ou gaz), sans transport de matière mais avec transport d’énergie. Une onde mécanique ne se propage pas dans le vide.
- Onde transversale : la perturbation est perpendiculaire à la direction de propagation (corde).
- Onde longitudinale : la perturbation est parallèle à la direction de propagation (son, ressort comprimé).
v =
Le point M reproduit le mouvement de la source avec un retard τ = . La célérité dépend du milieu : environ 340 m·s−1 pour le son dans l’air à température ambiante, environ 1 500 m·s−1 dans l’eau.
2. Ondes périodiques : double périodicité
- Périodicité temporelle : en un point donné, la perturbation se répète toutes les T secondes (période) ; la fréquence est f = en hertz (Hz).
- Périodicité spatiale : à un instant donné, l’aspect du milieu se répète tous les λ mètres (longueur d’onde).
λ = v × T =
Une onde est sinusoïdale si la perturbation varie comme une fonction sinus du temps. Deux points distants d’un nombre entier de longueurs d’onde vibrent en phase.
Le la du diapason
- f = 440 Hz ; v = 340 m·s−1
- λ = ≈ 0,77 m
3. Simuler une onde avec Python
from math import sin, pi
A, T, lam = 0.02, 0.5, 1.2 # amplitude (m), période (s), longueur d'onde (m)
def y(x, t):
return A * sin(2 * pi * (t / T - x / lam))
for x in [0, 0.3, 0.6, 1.2]:
print(x, round(y(x, 0.1), 4))À retenir
- Une onde mécanique transporte de l’énergie sans transport de matière, dans un milieu matériel.
- Célérité : v = .
- Onde périodique : période T (temps) et longueur d’onde λ (espace).
- λ = v × T = .
Et maintenant, à toi !
Vérifie que tu as compris avec les exercices, puis révise avec la fiche.