Chapitre I : ondes mécaniques progressives (Physique-Chimie 2-BAC International )

www.azphysic.com

1-Ondes mécaniques

1-1-Expériences : que se passe-t-il lorsque crée une perturbation dans un milieu élastique ?

Exp1 : on lâche une pierre sur la surface d’eau calme.

Exp2 : Secouons verticalement l’extrémité d’une corde tendue horizontalement.

Exp3 : On Tend horizontalement un ressort de grande longueur, On comprime quelques spires puis on les relâche.

1-2-Observations :

- La perturbation se propage à travers le milieu élastique (le long de la corde, le long du ressort, sur la surface de l’eau).

- Chaque point du milieu reprend son aspect initial après le passage de la perturbation.

Propagation d’une perturbation le long d’un ressort

Perturbation à  la surface de l'eau

Propagation d’une perturbation le long d'une corde.

1-3-Définitions :

Une onde mécanique est le phénomène de propagation d'une perturbation dans un milieu matériel

sans transport de matière, mais avec transport de la matière.

Une perturbation est une variation d'une propriété mécanique (position, vitesse, énergie) des points

d'un milieu matériel.

Le point où est créé la perturbation représente la source de l’onde.

Remarque

Un milieu est dit élastique (compressible et expansible) si il est capable de reprendre sa forme initiale

 après avoir subi le passage de l’onde.

2-DIFFÉRENTS TYPES D’ONDES MÉCANIQUES

2-1- onde est transversale :

une onde est dite transversale quand la direction de la perturbation (direction de mouvement des

points du milieu) est perpendiculaire à la direction de propagation de l’onde .

Exemples :

-onde le long d’une corde.

-onde à la surface de l'eau.

-onde du séisme.

2-2-Une onde est longitudinale

une onde est longitudinale, si la direction de la perturbation est parallèle à la direction de propagation

de l’onde.

Exemples :

-onde le long d’un ressort

-Ondes du séisme

3-ondes sonores

3-1-Le son est une onde mécanique

Expérience

On met une source sonore (réveil ; musique ; radio) en marche sous La cloche, puis on crée le vide

dans la cloche à l’aide de la pompe.

Observation

Lorsque crée le vide dans la cloche on remarque que le son émet par la source du sonore est disparu.

Conclusion : la propagation du son nécessite un milieu matériel ce qui montre que le son est une onde mécanique.

3-2-L’onde sonore est longitudinale

Expérience

Lorsque fonctionne le haut parleur on remarque que La flamme de la bougie se déplace

horizontalement Suivant la direction de propagation de l’onde sonore

Conclusion

le son est une onde longitudinale

3-3- propagation de l’onde sonore

Onde sonore est une onde mécanique longitudinale se propage (dans les solides, liquides et les gaz)

grâce à un compression-dilatation du milieu.

4-Propriétés des ondes mécaniques

4-1- Dimension d’onde

Une onde mécanique se propage à partir de la source dans toutes les directions qui lui sont offertes.

L’onde est à une dimension si elle se propage suivant une dimension (suivant un axe) depuis sa

source (exemple : corde, ressort …)

L’onde est à deux dimensions si elle se propage suivant deux dimensions (suivant un plan) depuis sa

source (exemple : onde à la surface de l’eau …).

L’onde est à trois dimensions si elle se propage suivant trois dimensions (dans l’espace) depuis sa

source (exemple : son …)

4-2- Superposition d'ondes

Quand plusieurs ondes se propagent dans la même région, elles se superposent en conservant leur

intégrité (leurs amplitudes s'ajoutent algébriquement). puis 'éloignent sans être altérées.

4-3-Réflexion

Dans la réalité, le milieu dans lequel une onde mécanique se propage à partir d'une source S n'est

jamais illimité. Par exemple, quand une onde arrive à l'extrémité d'une corde, on observe une onde

réfléchie se propageant en sens inverse.

4-4-Vitesse de propagation d’une onde

Expression

Une onde mécanique se propage à vitesse (célérité) constante dans un milieu homogène, elle est donnée par :
d La distance parcourue pendant la durée   .

EX : détermination de la vitesse à partir d’aspect(photo) du milieu à deux instants différents.
Facteurs influençant la vitesse

Facteurs influençant la vitesse

La célérité d’une onde ne dépend que du milieu (sa densité, sa température, son inertie …) et jamais

de l’amplitude de l’onde ou de la durée de la perturbation.

Exemple la vitesse de propagation d’une onde le long d’une corde   avec  F La tension de la corde en (N)

  la masse linéique  m la masse en (Kg)  l la longueur en (m)

5- retard temporel

Lorsque la perturbation atteint un point M   à l'instant t1 , puis un point M' à l'instant t2, on peut dire

que Reproduit le mouvement de M avec un retard

La relation entre le retard de la perturbation, la

célérité v de l'onde et la distance    entre les points  et est:       

Unité légale :

v en mètre par seconde,

 en mètre (m),

en seconde (s)

REMARQUE On dit que le point M' répète le

mouvement du point M après un retard   et on écrit : /

Mohamed AIT AOMAR