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Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES

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Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES - PowerPoint PPT Presentation


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Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES. Propagation d’ondes de déformation à la surface de l’eau. I) Exemples. Simulation. Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES. Propagation d’une onde de déformation le long d’un ressort. I) Exemples.

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Presentation Transcript
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Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES

Propagation d’ondes de déformation à la surface de l’eau.

I) Exemples

Simulation

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Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES

Propagation d’une onde de déformation le long d’un ressort.

I) Exemples

Propagation d’une onde de déformation le long d’une corde

Simulation

slide3

Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES

Simulation de la propagation d’un tsunami.

I) Exemples

Simulation

slide4

Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES

I) Exemples

  • Autres exemples:
  • Une hola dans un stade,
  • les ondes radio (télévision, radio, téléphonie mobile...),
  • les ondes ultrasonores (communication entre poissons, repérage de l’espace par les chauves-souris ...)
  • etc...

Simulation

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Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES

I) Exemples

  • Les questions que se posent le physicien:
      • Qu’est-ce qu’une onde ?
      • Comment décrire la propagation d’une onde; avec quel nouveau vocabulaire ?
      • Quels sont les paramètres qui influencent la propagation d’une onde ?

Simulation

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Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES

Question: Que va faire le bateau au passage de l’onde ?

I) Exemples

II) Définitions et vocabulaire

A) Ondes mécaniques progressives

Simulation

slide7

Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES

I) Exemples

II) Définitions et vocabulaire

A) Ondes mécaniques progressives

Conclusion:

  • On appelle onde mécanique progressive, le phénomène de propagation libre d’une perturbation (ou déformation) dans un milieu, sans transport de matière.

Simulation

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Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES

I) Exemples

II) Définitions et vocabulaire

A) Ondes mécaniques progressives

B) Ondes transversales, longitudinales

Onde de déformation le long d’une corde.

Le déplacement de la perturbation s’effectue perpendiculairement à la direction de propagation: C’est une onde transversale.

Simulation

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Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES

I) Exemples

II) Définitions et vocabulaire

A) Ondes mécaniques progressives

B) Ondes transversales, longitudinales

Autre exemple d’ondes transversales.

Onde de déformation à la surface de l ’eau:

Simulation

slide10

Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES

Onde de déformation (de compression) le long d’un ressort.

I) Exemples

II) Définitions et vocabulaire

A) Ondes mécaniques progressives

B) Ondes transversales, longitudinales

Le déplacement de la perturbation s’effectue dans la même direction que celle de la propagation : C’est une onde longitudinale.

Simulation

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Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES

Expérience de la bougie et du haut-parleur

I) Exemples

II) Définitions et vocabulaire

A) Ondes mécaniques progressives

B) Ondes transversales, longitudinales

Observations:

La flamme se met à bouger en suivant le mouvement de va et vient de l’air : Ceci illustre la nature longitudinale des ondes sonores.

Simulation

slide12

Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES

I) Exemples

II) Définitions et vocabulaire

A) Ondes mécaniques progressives

B) Ondes transversales, longitudinales

Conclusion:

Une onde sonore résulte de la propagation d’une onde longitudinale de compression-dilatation dans un milieu, solide, liquide, ou gazeux.

Simulation

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Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES

(m)

(m.s-1)

(s)

I) Exemples

II) Définitions et vocabulaire

A) Ondes mécaniques progressives

B) Ondes transversales, longitudinales

C) Célérité

1) Définition

La célérité d’une onde est la vitesse de déplacement de la perturbation. Elle est égale au rapport de la distance d parcourue par l’onde sur la durée Dt nécessaire pour la parcourir .

Simulation

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Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES

Mesure de la célérité d’une onde de déformation transversale

le long d’une corde tendue.

I) Exemples

II) Définitions et vocabulaire

A) Ondes mécaniques progressives

B) Ondes transversales, longitudinales

C) Célérité

1) Définition

2) Mesure de la vitesse de propagation le long d’une corde tendue.

Schéma du montage

Simulation

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Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES

72

83

84

86

81

2,5

I) Exemples

II) Définitions et vocabulaire

A) Ondes mécaniques progressives

B) Ondes transversales, longitudinales

C) Célérité

1) Définition

2) Mesure de la vitesse de propagation le long d’une corde tendue.

Résultats: durée de propagation entre les deux capteurs (en ms).

Conclusion:

La célérité de l’onde dépend de la tension de la corde, plus celle-ci est grande, plus l’onde se propage vite.

Remarque : On verra dans le chapitre suivant que la célérité dépend aussi de la masse linéique de la corde.

Simulation

slide16

Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES

I) Exemples

II) Définitions et vocabulaire

A) Ondes mécaniques progressives

B) Ondes transversales, longitudinales

C) Célérité

1) Définition

2) Mesure de la vitesse de propagation le long d’une corde tendue.

3) Mesure de la vitesse du son dans l’air.

Mesure de la célérité du son dans l ’air.

Schéma du montage

Simulation

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Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES

Résultats:

I) Exemples

II) Définitions et vocabulaire

A) Ondes mécaniques progressives

B) Ondes transversales, longitudinales

C) Célérité

1) Définition

2) Mesure de la vitesse de propagation le long d’une corde tendue.

3) Mesure de la vitesse du son dans l’air.

Simulation

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Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES

Résultats:

I) Exemples

II) Définitions et vocabulaire

A) Ondes mécaniques progressives

B) Ondes transversales, longitudinales

C) Célérité

1) Définition

2) Mesure de la vitesse de propagation le long d’une corde tendue.

3) Mesure de la vitesse du son dans l’air.

  • Distance entre les deux micros : D = 0,50 m
  • Durée de propagation : Dt = 1,4 ms
    • Dans l’air (à 20 °C), la célérité du son est : 

Remarque:Tout comme pour la corde, la célérité du son dépend des caractéristiques (température, état physique…) du milieu.

Simulation

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Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES

Question : Qu’arrive-t-il lorsque deux ondes se rencontrent ?

I) Exemples

II) Définitions et vocabulaire

A) Ondes mécaniques progressives

B) Ondes transversales, longitudinales

C) Célérité

1) Définition

2) Mesure de la vitesse de propagation le long d’une corde tendue.

3) Mesure de la vitesse du son dans l’air.

D) Croisement de deux ondes

Expérimentation:

On touche successivement la surface de l’eau en deux points différents en veillant bien à ce que chaque onde soit observée seule.

Conclusion:

On constate que, dans ce cas,

les deux ondes se croisent sans se perturber

Simulation

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Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES

  • Une onde se propage, à partir de la source, dans toutes les directions qui lui sont offertes.
  • La perturbation se transmet de proche en proche sans transport de matière (mais il y a par contre un transfert d’énergie).
  • La célérité de propagation d’une onde est une caractéristique du milieu.
  • Deux ondes peuvent se croiser sans se perturber

I) Exemples

II) Définitions et vocabulaire

A) Ondes mécaniques progressives

B) Ondes transversales, longitudinales

C) Célérité

1) Définition

2) Mesure de la vitesse de propagation le long d’une corde tendue.

3) Mesure de la vitesse du son dans l’air.

D) Croisement de deux ondes

E) Propriétés générales des ondes

Effet d’une onde sismique.

Simulation

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Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES

La propagation d’une onde:

  • se fait à partir d’une source dans l’espace environnant sans direction unique privilégiée mais dans toutes les directions possibles, compte tenu des contraintes du milieu,
  • ne correspond pas à un transport de matière,
  • C’est l’amplitude de l’onde et non sa célérité qui diminue dans le cas d’un milieu absorbant.

I) Exemples

II) Définitions et vocabulaire

A) Ondes mécaniques progressives

B) Ondes transversales, longitudinales

C) Célérité

1) Définition

2) Mesure de la vitesse de propagation le long d’une corde tendue.

3) Mesure de la vitesse du son dans l’air.

D) Croisement de deux ondes

E) Propriétés générales des ondes

F) Comparaison entre la propagation d ’une onde et le déplacement d ’un mobile.

Le mouvement d’un solide:

  • se décrit à l’aide d’une trajectoire,
  • correspond à un transport de matière,
  • est affecté par un choc avec un autre mobile,
  • la vitesse diminue en cas de frottements.

Simulation

slide22

Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES

I) Exemples

II) Définitions et vocabulaire

A) Ondes mécaniques progressives

B) Ondes transversales, longitudinales

C) Célérité

1) Définition

2) Mesure de la vitesse de propagation le long d’une corde tendue.

3) Mesure de la vitesse du son dans l’air.

D) Croisement de deux ondes

E) Propriétés générales des ondes

F) Comparaison entre la propagation d ’une onde et le déplacement d ’un mobile.

III) Ondes progressives à une dimension

A) Définition

Définition:

Une onde progressive est dite à une dimension si elle se propage dans un milieu à une dimension.

Exemples :

une corde tendue de faible épaisseur, est un milieu à une dimension. La surface de l’eau est à deux dimensions. L’air, est un milieu à 3 dimensions.

Simulation

slide23

Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES

I) Exemples

II) Définitions et vocabulaire

A) Ondes mécaniques progressives

B) Ondes transversales, longitudinales

C) Célérité

1) Définition

2) Mesure de la vitesse de propagation le long d’une corde tendue.

3) Mesure de la vitesse du son dans l’air.

D) Croisement de deux ondes

E) Propriétés générales des ondes

F) Comparaison entre la propagation d ’une onde et le déplacement d ’un mobile.

III) Ondes progressives à une dimension

A) Définition

B) Notion de retard

L’état vibratoire de M2 est sensiblement le même (avec un léger amortissement) que celui de M1 mais décalé dans le temps. Ce décalage ou retard correspond à la durée nécessaire pour que la perturbation parcours la distance d.

On note t ce retard et on a :

Courbes

Simulation

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Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES

I) Exemples

II) Définitions et vocabulaire

A) Ondes mécaniques progressives

B) Ondes transversales, longitudinales

C) Célérité

1) Définition

2) Mesure de la vitesse de propagation le long d’une corde tendue.

3) Mesure de la vitesse du son dans l’air.

D) Croisement de deux ondes

E) Propriétés générales des ondes

F) Comparaison entre la propagation d ’une onde et le déplacement d ’un mobile.

III) Ondes progressives à une dimension

A) Définition

B) Notion de retard

Généralisation:

  • La perturbation qui existe en un point M correspond à celle qui existait auparavant en un point M’ à l’instant t’ = t - t; avec:

t étant le retard et V la célérité.

Simulation

slide25

Chapitre 1: LES ONDES MECANIQUES PROGRESSIVES

I) Exemples

II) Définitions et vocabulaire

A) Ondes mécaniques progressives

B) Ondes transversales, longitudinales

C) Célérité

1) Définition

2) Mesure de la vitesse de propagation le long d’une corde tendue.

3) Mesure de la vitesse du son dans l’air.

D) Croisement de deux ondes

E) Propriétés générales des ondes

F) Comparaison entre la propagation d ’une onde et le déplacement d ’un mobile.

III) Ondes progressives à une dimension

A) Définition

B) Notion de retard

FIN

Simulation