Site TS-P 01 Ondes Mecaniques Progressives

8/14/2019 Site TS-P 01 Ondes Mecaniques Progressives

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Tale S LES ONDES MCANIQUES PROGRESSIVES P 01

Intro : (rappel) La mcanique est ltude du mouvement des corps.

1. Propagation dune perturbation

1.1. Exemples exprimentaux

perturbation le long dune corde (exp et vido) perturbation le long dun ressort (exp et vido) perturbation la surface de leau (cuve onde ou aquarium avecun petit morceau de polystyrne comme flotteur) perturbation le long dun ondoscope : vido propagationebranlement.avi

1.2. Les ondes mcaniques

1.2.1. Dfinition

On appelle onde mcanique progressive le phnomne de propagation dune perturbation dans un milieu

sans transport de matire, mais avec transport dnergie. Remarque :

Mcanique car la perturbation est une dformation dun milieu matriel.Progressive car le phnomne se transmet de proche en proche.

Vocabulaire :Un milieu qui peut retrouver son tat initial aprs avoir t dform est dit lastique.La limite entre les rgions dj atteintes par la perturbation et les rgions non encore perturbes est le frontdonde : Zone (point une dimension, ligne deux dimensions et surface trois dimensions) du milieulastique situe juste lavant de la perturbation. Le front donde se dplace avec londe chaque instant t.

1.2.2. Onde transversale

Si la dformation du milieu matriel a lieu normalement (cest dire perpendiculairement) la direction depropagation de la perturbation, londe est dite transversale.Exemples : propagation le long de la corde, propagation le long de lchelle de perroquet, propagation de lahoule

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1.2.3. Onde longitudinale

Si la dformation du milieu matriel a lieu paralllement la direction de propagation de la perturbation,londe est dite longitudinale.Exemples : propagation le long dun ressort, propagation du son

2. Proprits gnrales des ondes

2.1. Mcanisme gnral de la propagation

Exprience : sonnerie place sous une cloche vide (prvoir une moquette trs paisse sous la sonneriepour amortir les vibrations transmises par la platine mtallique).

La propagation nest possible que dans un milieu matriel lastique.Une onde mcanique se transmet de proche en proche dans le milieu matriel.

Exemple de la propagation du son par succession de couches dair subissant une compression puis unedilatation (comme les spires du ressort).

Londe sonore (onde longitudinale de compression - dilatation)

Remarque :Dans un solide, il peut y avoir propagation dondes mcaniques transversales et/ou longitudinales.Dans un fluide (liquide ou gaz), il ne peut y avoir propagation que dondes mcaniques longitudinales (son).

2.2. Direction de propagation

Exprience cuve onde

Une onde mcanique se propage, partir de sa source, dans toutes les directions qui lui sont offertes.

Lorsquune seule direction de lespace est offerte, on dit que londe est une dimension (ex : corde).Lorsque la propagation se fait sur une surface, on dit que londe est 2 dimensions (ex : la surface deleau).Lorsque la propagation se fait dans tout lespace, on dit que londe est 3 dimensions (ex : son)

2.3. Transport dnergie

Exprience du flotteur sur la cuve onde

Une onde mcanique transporte de lnergie sans transport de matire.

Cette nergie a t fournie au milieu matriel par la source de londe. Elle se trouve rpartie sur tout le frontdonde.


zone dezone de

piston S fine tranche d'air M


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2.4. Superposition dondes

Exprience : provoquer deux perturbations (une chaque extrmit) sur une chelle de perroquet ou unondoscope.

Deux ondes mcaniques peuvent se croiser sans se perturber, contrairement des objets en mouvement.

3. Clrit dune onde

3.1. Vitesse de propagation dans un milieu

Si une onde mcanique parcourt une distance dpendant une dure t, sa clrit V estd

Vt

= ; unit : le

mtre par seconde 1m.s .Exprience : chelle de perroquet et plusieurs amplitudes de dformation

La clrit dune onde mcanique dans un milieu matriel est une caractristique de ce milieu. Elle nedpend pas de lamplitude de la dformation.

3.2. Influence des proprits du milieu

Avec lchelle de perroquet : (en cours)On mesure la clrit de londe avec les barreaux courts : 1 16,5 10 .CV m s

= .

On mesure la clrit de londe avec les barreaux longs : 1 14,9 10 .LV m s= .Plus linertie dun milieu est grande, moins les ondes mcaniques sy propagent vite.

Avec la vitesse du son :On mesure la clrit de londe sonore dans lair : 2 13,4 10( ) .SV air ms

= .

On mesure la clrit de londe sonore dans lacier : 3 14,3 0( ) .1SV acier ms

= .Plus un milieu est rigide, plus les ondes mcaniques sy propagent vite.



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Propagation dune perturbation le long dune corde sans amortissement


x

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y

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y

y

y

y

y0

t t=M M

Lamevibrante corde

1 0t t t= +

2 0t t 2 t= +

3 0t t 3 t= +

4 0t t 4 t= +

5 0t t 5 t= +

6 0t t 6 t= +

7 0t t 7 t= +

8 0t t 8 t= +

9 0t t 9 t= +

10 0t t 10 t= +

11 0t t 11 t= +

xy

S

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