Ondes Mécaniques Progressives : ce qu’il faut en retenir

Les connaissances et savoir-faire exigibles du programme officiel sont essentielles pour réussir son année de terminale. Les connaître sur le bout des doigts est la clé de la réussite. Commençons par le commencement (pour une fois…) et voyons ce qu’il faut retenir sur les ondes mécaniques progressives :

Définir une onde mécanique et sa célérité.

Définition « officielle » : une onde mécanique est le phénomène de propagation d’une perturbation dans un milieu matériel sans transport matériel.

La célérité est la vitesse de propagation du phénomène

Définir et reconnaître une onde transversale et une onde longitudinale.

Onde transversale : la perturbation est perpendiculaire à la direction de propagation. Exemples : onde sur une corde, vagues sur l’eau, ondes sismiques S mais aussi mon exemple d’onde favori : la ola.

Onde longitudinale : la perturbation a lieu dans le même sens que la direction de la propagation. Ex. : onde sonore, onde sismique P.

Connaître et exploiter les propriétés générales des ondes.

4 propriétés à connaître :

  • Direction : Une onde se propage à partir de la source dans toutes les directions possibles.
  • Energie : La perturbation se transmet de proche en proche : il y a transfert d’énergie mais sans transport de matière.
  • Célérite : La célérité est une propriété du milieu, sauf mention contraire, elle ne dépend pas des propriétés de l’onde.
  • Croisement : 2 ondes peuvent se croiser sans se perturber

Définir une onde progressive à une dimension et savoir que la perturbation en un point du milieu, à l’instant t, est celle qu’avait la source au temps t’ = t – ?, ? étant le retard (dans un milieu non dispersif).

Une onde progressive à une dimension est une onde qui se propage dans une seule direction. C’est par exemple le cas d’une onde qui se propage sur une corde ou d’une onde sonore qui se propage dans un tube.

Lorsque le milieu est non dispersif (nous y reviendrons plus tard), la perturbation se transmet de proche en proche et le mouvement d’un point est le même que celui de ses prédécesseurs, mais décalé dans le temps. Ainsi, tous les points reproduisent le mouvement de la source avec un décalage dans le temps. Ce décalage est appelé retard.

Exploiter la relation entre le retard, la distance et la célérité.

Si l’on considère 2 points séparés par une distance d, leur mouvement est décalé dans le temps d’un retard ?. Par définition de la célérité v, on peut écrire v=d/?.

Exemple d’application : imaginons que l’on entende le tonnerre 5 secondes après avoir vu l’éclair. Sachant que la célérité du son dans l’air est de 340 m/s on en déduit que la foudre est tombée à une distance d=v.? soit d = 340×5 = 1700 m.

Exploiter un document expérimental (chronophotographies, vidéo) donnant l’aspect de la perturbation à des dates données en fonction de l’abscisse : interprétation, mesure d’une distance, calcul d’un retard et/ou d’une célérité.

Il s’agit d’exploiter des documents du type :

Les mesures de distance se font directement sur le schéma en utilisant l’échelle approprié. Le retard se détermine à l’aide du temps entre les 2 mesures. Par exemple, sur le schéma ci-dessus, on voit que les points A et B sont distants de 50 cm et que le point B reproduit le mouvement de A avec un retard de 0,25 s, on en déduit donc que la célérité vaut 0,5/0,25=2 m/s

Exploiter un document expérimental (oscillogrammes, acquisition de donnéesavec un ordinateur…) obtenu à partir de capteurs délivrant un signal lié à la perturbation et donnant l’évolution temporelle de la perturbation en un point donné : interprétation, mesure d’un retard, calcul d’une célérité, calcul d’une distance.

Ce point ressemble beaucoup au point précédent mais traite de l’évolution temporelle en un point et non pas de la forme de la courbe à un instant donné. Il s’agit donc de document du type :

A l’aide de ce document, on peut déterminer la célérité : on voit que le point B a un retard de 0,25 s sur A (il se met en mouvement à 0,55 s alors que A se met en mouvement à 0,3 s). Sachant qu’ils sont séparés de 0,5 m, on déduit que la célérité est égale à 0,5/0,25 = 2 m/s.

10 thoughts on “Ondes Mécaniques Progressives : ce qu’il faut en retenir

  1. Comment deux ondes peuvent se croiser sans se perturber? La perturbation implique seulement les ondes ou implique les matières environnantes?

  2. « Une onde implique seulement les ondes » ne veut rien dire. Une onde est une perturbation du milieu, de la matière (dans le cas des ondes mécaniques) : sans l’onde, la matière est au repos (par exemple, la pression est uniforme partout) et au passage de l’onde, une propriété de la matière s’éloigne de la valeur à l’équilibre (par exemple, localement, la pression est différente de la valeur moyenne). 2 ondes peuvent se croiser veut dire que 2 perturbations peuvent se croiser sans interagir.

  3. Je suis actuellement en T s j’aimerai savoir de quelle maniére on calcule des dondes s et p sachant qu’elles se propagent en ligne droite à quelle distance su sismographe le tremblement de terre se produit-il??
    Vs: 4,5 KM. s -1 Vp: 8,O km.s-1??

  4. J’ai oublié de dire que les ondes p arrivent trois minutes avant les premiéres ondes S.
    Mais je n’arrive pas à comprendre ce que cette exercice veut dire sachant que les ondes S sont transversales et les ondes p sont longitudinales.
    Merci d’avance

  5. En notant d, la distance recherchée (sismo-séisme) :
    Les ondes S arrivent à une date ts=d/vs
    Les ondes P arrivent à une date tp=d/vp
    L’énoncé donne ts-tp, il suffit d’écrire ts-tp=d/vs-d/vp pour trouver d
    Le fait que les ondes s soient transversales et que les ondes p soient longitudinales ne change pas grand chose à l’histoire.

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