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Chapitre II : Les ondes
I. Les ondes mécaniques
Une perturbation est une modification
temporaire d’un milieu.
On appelle onde mécanique le phénomène
de propagation d’une perturbation dans
un milieu sans transport de matière mais
avec transport d’énergie
Contrairement aux ondes
électromagnétiques, les ondes mécaniques
ont besoin d’un milieu matériel pour se
propager.
II. Propagation d’une onde
1. Onde progressive à une dimension
Une onde progressive est à une dimension si elle se propage
selon un axe.
2. Célérité
On appelle la célérité d’une onde sa vitesse de propagation.
C'est le rapport entre la distance d parcourue par l'onde et la
durée δt du parcours.
ν = d
δt
ν en mètres par seconde (m.s-1) ; d en mètres (m) ; δt en
secondes (s)
3. Retard
La perturbation au point M', à l'instant t', est celle qui existait
auparavant en un point M,
à l'instant t = t' – τ avec τ étant appelé le retard.
On a :
III. Les ondes mécaniques progressives périodiques
1. Mouvement périodique
Un mouvement périodique est un mouvement qui se répète à
intervalles de temps égaux.
La période d'un phénomène périodique est la durée au bout
de laquelle le phénomène se répète identique à lui-même. On
la note T et elle s'exprime en secondes (s).
La fréquence d'un phénomène périodique représente le
nombre de phénomènes effectués par seconde. On la note f,
son unité est le hertz (Hz).
La fréquence est l'inverse de la période : f = 1
T
2. Les vagues
La houle est une onde mécanique progressive périodique.
On parle de double périodicité,
o il y a la période
spatiale : distance entre
deux vagues
o et la période temporelle :
la plus petite durée pour
qu’une nouvelle vague
arrive à un point du
milieu.
IV. Onde progressive sinusoïdale
Une périodicité temporelle de période T (en s).
Une périodicité spatiale de période λ (en m) appelée longueur
d’onde.
La longueur d’onde est la longueur parcourue par l’onde
pendant une durée égale à sa période.
λ = ν.T = ν/f
ν en m.s-1
; T en s ; f en
Hz ; λ en m
Remarque : Deux
maximas successifs sont
séparés de λ.
V. Les ondes sonores
1. Entre musique et physique
Un son se propage depuis une source de vibration par une
compression-dilatation des tranches d’airs.
Les sons sont caractérisés par
leur fréquence, les ondes
sonores sont donc des ondes
mécaniques périodiques à trois
dimensions.
Une onde sonore est caractérisée par :
o Sa hauteur, fréquence du son et
fréquence du mode fondamentale
o Son timbre, lié à la forme de la
vibration et donc au nombre et à
l’amplitude des fréquences
harmoniques.
Les fréquences harmoniques sont des
multiples de la fréquence du mode
fondamental.
2. Le niveau sonore
Le niveau sonore, exprimé en décibel
(dB) est lié à l’intensité sonore I par la
formule :
Où I0 = 10-12 W.m-2 est l’intensité sonore
minimale que l’oreille peut percevoir.
Lorsqu’on double l’intensité sonore, le
niveau sonore augmente de 3 dB.
Le niveau sonore se mesure avec un sonomètre
