Caractéristiques des ondes

Thème 1 : Des ondes pour explorer l’univers

Chapitre 2 : caractéristiques des ondes

1. Ondes mécaniques progressives

Définition :

Une onde mécanique progressive est la propagation d’une perturbation dans un milieu matériel avec transport d’énergie mais sans transport de matière.

Elle ne peut pas se propager dans le vide.

Caractéristiques d’une onde :

Dimension de l’onde :

• 1 dimension : une seul direction de propagation (corde)
• 2 dimensions : plan (houle)
• 3 dimensions : espace (son)

Onde transversale, onde S :[pic 1]

Les directions de propagation et de perturbation sont perpendiculaire.

Les ondes S sont moins rapides, elles ne se propagent que dans les solides.

Elles sont aussi appelées onde de cisaillement.

[pic 2]

Onde longitudinale, onde P :

Les ondes P sont plus rapides, elles se propagent dans les solides et dans les liquides.

Elles sont aussi appelées onde de compression.

Célérité

v = d / Δt

v : m.s-1

d : m

Δt : s

Τ (tau) = (M1M2) / v

T : retard en s

M1M2 : distance en m

v : célérité en m.s-1

1. Ondes mécaniques progressives périodiques

Définition :

Une onde mécanique progressive périodique est une onde mécanique progressive qui se reproduit identique à elle-même à intervalles de temps T égaux.

Elle est en plus sinusoïdale si la fonction décrivant la perturbation est une fonction sinusoïdale du temps.

x(t) = Xm . sin ( (2π/T) x t + Φ)

x(t) : élongation en m

Xm : amplitude en m

T : période en s

t : temps en s

Φ : phase à l’origine en rad

Double en périodicité :

Une onde progressive sinusoïdale possèdent 2 périodes :

• Période temporelle T (en s) associée à la fréquence f= 1/T
• Période spatiale ou longueur d’onde λ (en m)

v = λ/t = λ x f

1. Les ondes dans la matière

• La houle est une onde mécanique progressive transversale à 2 dimensions, on peut la modéliser sur une cuve a onde.

Ondes sismiques :

La magnitude de Richter M permet d’évaluer l’énergie libérée par le séisme

M = log (A / A0)

A : amplitude en m mesurée sur un sismographe a 100km de l’épicentre

A0 : amplitude de référence mesurée sur le meme sismographe : 1,0 μm soit 1,0.10-6 m

...