Physique : Oscillations et Ondes

Fiches de vocabulaire couvrant les définitions fondamentales des oscillations mécaniques, des caractéristiques des ondes, de la célérité et des propriétés acoustiques.

Oscillation

Variation répétée d'une grandeur physique autour d'un état d'équilibre. Un cycle complet de cette variation constitue une oscillation.

Période ($T$)

Durée nécessaire pour effectuer une oscillation complète. Son unité SI est la seconde ($1\,\text{s}$).

Pendule simple

Système constitué d'une masse accrochée à un fil (ou une tige de masse négligeable), dont la période ne dépend ni de l'amplitude ni de la masse, mais augmente avec la longueur du fil et diminue lorsque l'intensité de la pesanteur $g$ augmente.

Fréquence ($f$)

Nombre d'oscillations effectuées par unité de temps. Son unité SI est le hertz ($1\,\text{Hz}$). Elle est l'inverse de la période : $f = \frac{1}{T}$.

Sinusoïde

Courbe représentant les oscillations d'un système (comme celles tracées par le sable coulant d'un pendule sur un tapis roulant à vitesse constante) en fonction du temps.

Onde

Succession d'oscillations qui se propage à travers l'espace, transportant de l'énergie sans transporter de matière.

Crête

Point le plus haut de la sinusoïde représentant une onde.

Creux

Point le plus bas de la sinusoïde représentant une onde.

Amplitude ($A$)

Écart maximal d'un point d'onde par rapport à sa position d'équilibre. Son unité SI est le mètre ($\text{m}$).

Longueur d'onde ($\lambda$)

Distance après laquelle la forme de la sinusoïde se répète (par exemple, la distance entre deux crêtes consécutives). Son unité SI est le mètre ($\text{m}$).

Front d'onde

Surface ou ligne représentant le lieu géométrique des crêtes (ou des creux). Deux fronts d'onde consécutifs sont espacés d'une longueur d'onde $\lambda$.

Rayon (« Strahl »)

Flèche perpendiculaire au front d'onde en chaque point, indiquant la direction et le sens de propagation de l'onde.

Célérité ($c$)

Vitesse de propagation d'une onde dans un milieu donné, mesurée en $1\,\text{m/s}$. Elle s'exprime par la relation $c = \frac{\lambda}{T} = \lambda \cdot f$.

Onde transversale

Onde dans laquelle la direction de vibration du milieu est perpendiculaire à la direction de propagation de l'onde.

Onde longitudinale

Onde dans laquelle la direction de vibration du milieu est parallèle à la direction de propagation de l'onde.

Onde sonore (acoustique)

Onde mécanique longitudinale se propageant sous forme de séries de compressions dans un milieu matériel élastique, incapable de se propager dans le vide.

Microphone

Détecteur sonore dont la pièce principale est une membrane élastique qui transforme les vibrations mécaniques provoquées par l'onde sonore en signaux électriques.

Hauteur d'un son

Propriété auditive déterminée par la fréquence : plus la fréquence est haute, plus le son est aigu ; plus la fréquence est basse, plus le son est grave.

Zone d'audibilité humaine

Plage de fréquences perçues par l'oreille humaine (chez l'enfant), comprise entre $20\,\text{Hz}$ et $20\,\text{kHz}$ ($20\,000\,\text{Hz}$).

Infrasons

Ondes sonores dont la fréquence est inférieure à $20\,\text{Hz}$, en dessous du seuil inférieur d'audibilité de l'oreille humaine.

Ultrasons

Ondes sonores dont la fréquence est supérieure à $20\,\text{kHz}$ ($20\,000\,\text{Hz}$), au-delà de la limite supérieure d'audibilité humaine.