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qu’est-ce qu’une onde ?
l’onde est une vibration (ou perturbation) qui se propage en transportant de l’énergie sans déplacement de matière.
2 capteurs d’ondes :
les oreilles (le son) et les yeux (lumière)
quels sont les diff types d’ondes ?
ondes mécaniques
ondes électromagnétiques
ondes de matière
ondes mécaniques : ondes familières
ondulations à la surface de l’eau
ondes sonores ou acoustiques
onde sismiques
→ existence uniquement en présence d’un milieu matériel
ondes électromagnétiques
lumière visible, rayon UV, X ou Gamma
ondes de la radio ou de la télévision
les micro-ondes
→ pas besoin de milieu matériel pour se propager
la vitesse de propagation des ondes électromagnétiques
C = 300 000 m/s
ondes de matières
ondes associées aux électrons, aux protons et aux particules fondamentales
ondes transversales
le mvt du segment est perpendiculaire à la direction de propagation de l’onde
exemples : ondes transversales
impulsion se déplaçant sur une corde tendue
onde sinusoïdale se déplaçant sur une corde tendue
ondes longitudinales
les mvt des molécules d’air sont parallèles à la direction de propagation de l’onde
exemple : ondes longitudinales
onde sonore produite dans un piston
formule entre la longueur d’onde et la fréquence d’une onde
y(x;t) = A sin(ωt - kx + Φ )
où :
Déplacement : y(x,t)
Amplitude : A = Cste
Terme oscillant : sin(t - kx + )
Phase : argument (t - kx + )
Pulsation : = Cste
Temps : t
Module du vecteur d’onde : k = Cste
Constante de phase : = Cste
définition de la longueur d’onde λ
distance entre deux éléments successifs qui se comportent de façon identique dans le temps (ex entre deux crêtes) = PERIODE SPATIALE
λ = 2 π / k
définition de période d’oscillation T
temps mis par un élément pour compléter une oscillation = PERIODE TEMPORELLE
T = 2π/ ω
définition de fréquence f ou ν
inverse de la période d’oscillation = Nombre de phénomènes ou d’oscillations par unité de temps
formule de la fréquence
λ est homogène à une longueur (unité SI m)
k est homogène à l’inverse d’une longueur (unité SI rad/m)
T est homogène à un temps (unité SI s)
f est homogène à l’inverse d’un temps (unité SI Hz)
ω est homogène à l’inverse d’un temps (unité SI rad/s)
def de vitesse de propagation d’une onde
rapport de la longueur d’onde sur la période car l’onde se propage d’une longueur d’onde en une période d’oscillation
v = λ / T = ω / k
formule simplifié de la longueur d’onde
v est homogène à une longueur divisée par un temps (unité SI m/s)
lien entre énergie et longueur d’onde
Quand une onde se propage dans une corde tendue, on fournit de l’ENERGIE à la corde qui est ensuite transportée par l’onde sous forme d’Energie cinétique Ec et d’Energie potentielle Ep.
formule de l’énergie totale d’une longueur d’onde
lien entre puissance et lambda
La puissance P transportée par l’onde est égale à l’ENERGIE qui traverse un élément PAR UNITE DE TEMPS.
def : différence de phase d’une onde
Quand deux ondes sinusoïdales de même longueur d’onde, de même amplitude et de même direction de propagation se superposent, l’onde résultante dépend alors de leur diff de marche
interférences constructives
ondes en phase
interférences destructives
ondes en opposition de phase
interférences intermédiaires
ondes avec une diff de marche quelconque