généralités sur les ondes- sciences physiques

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