Corrigé activité  : période temporelle et période spatiale d’une onde périodique

1 spécialité physique                 Ch 6 ondes mécaniques

Corrigé Activité 2 : période temporelle et période spatiale d’une onde périodique

[pic 1]

Document 1 : Ondes à la surface de l’eau[pic 2][pic 3]

Des vagues sont créées à la surface de l’eau par une soufflerie qui envoie de l’air périodiquement à une fréquence f = 20 Hz.[pic 4]

La photo ci-contre montre l’aspect de la surface de l’eau, vu de dessus.

La source des ondes est à gauche sur la photo, les ondes se propagent vers la droite.

Les zones blanches correspondent aux sommets des vagues, les zones sombres aux creux.

[pic 5][pic 6]

[pic 7]

Document 2 : Suivi temporel pour les points A, B et C[pic 8]

Pour les trois points A, B et C repérés sur le Doc1, on a représenté ci-contre la hauteur du point au-dessus (ou en dessous) du niveau moyen de l’eau, en fonction du temps.[pic 9][pic 10]

[pic 11]

Document 3 : Points en phase ou en opposition de phase

Points en phase : deux points sont dits en phase s’ils sont à tout instant dans le même état vibratoire (au maximum ou au minimum en même temps)

Points en opposition de phase : deux points sont dits en opposition de phase s’ils sont à tout instant dans des états vibratoires opposés (quand l’un est au maximum, l’autre est au minimum)

Questions :

1. Fréquence et période temporelle :

1. D’après le Doc.1, quelle est la fréquence de la soufflerie ? Rappeler la définition de la fréquence.

Quelle est la relation entre période et fréquence ? En déduire la période temporelle T pour la soufflerie.

f = 20 Hz, la fréquence est le nombre de répétitions du motif élémentaire par seconde.

 f = 20 Hz Donc ici 20 fois par seconde de l’air est envoyé à la surface de l’eau.

f = 1 / T avec T en secondes

la période temporelle T pour la soufflerie. T = 1 / f = 1 /20 = 0,050 s = 50 ms

1. Retrouver la valeur de la période T en utilisant le graphique du Doc.2.

Surligner un motif élémentaire sur le doc

Les 3 courbes sont périodiques avec la même période T.

Sur le doc 2 : chercher le temps entre par exemple deux maxima consécutifs (il faut un seul motif) 

On retrouve T = 50 ms

1. ms est la plus petite durée entre deux passages d’une vague en A ainsi qu’en B ou en C.

1. Période spatiale :

1. Parmi les trois points A, B et C (doc. 1), identifier, d’après les définitions du Doc. 3, un couple de points en phase et un couple de points en opposition de phase.

1 et 2 en phase (même état vibratoire, au maximum ou au minimum en même temps)

(1 et 3 ) ou (2 et 3) en opposition de phase (dans des états vibratoires opposés)

1. Attribuer à chaque courbe 1, 2 et 3 du Doc. 2 le point (A, B ou C) qui lui correspond. Justifier la réponse.

La soufflerie est à gauche sur le document, donc plus on s’éloigne de la soufflerie, plus l’amplitude des courbes diminue en raison de l’amortissement des ondes.

A et B : en blanc, donc sommet des vagues, tous les deux en phase

A au début de la propagation donc le maximum sera plus élevé : n°1 (plus d’amplitude)

B après, donc amortissement : maximum plus bas mais en phase : n° 2 (moins d’amplitude)

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