ondes mécaniques progressives-exercices corrigés 2 bac international
cours et exercices corrigés " ondes mécaniques progressives", programme physique chimie 2 bac international francais (Maroc).
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| ondes mécaniques progressives bac farncais |
bonjours les élevés deuxième années bac international français, on partage avec fiches du cours ondes mécanique progressives, avec des activités et exercices corrigés.
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Qu'est ce qu'une onde mécanique؟
I - Notion d’une onde mécanique PROGRESSIVE
1- Définition d’une perturbation.
Une
perturbation correspond à la variation d’une propriété mécanique (vitesse,
position, énergie) d’une partie d’un milieu matériel (est une modification
locale et temporaire des propriétés d’un milieu).
Exemples :
déformation
de la corde
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compression
ou dilatation locale du ressort
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2- Propagation de la perturbation.
Seuls les
points du milieu atteints par la perturbation sont en mouvement. En l'absence
de perturbation, ils sont immobiles. Après le passage d'une perturbation, le
milieu se retrouve exactement dans l'état où il était auparavant.
3- définition d’une onde mécanique progressive.
Une onde mécanique est le phénomène
de propagation de la perturbation dans le milieu matériel élastique, sans
transport de matière mais avec transport d’énergie.
Remarque
- Le point où la
perturbation est crée est la source de l’onde mécanique.
- On appelle : front d’onde
l’ensemble des points du milieu de propagation atteints par l’onde à un instant
donné de date t.
4- Ondes progressives transversales ou longitudinales.
En comparant les directions des
perturbations et les directions de propagation on peut distinguer deux types d’ondes :
Onde progressive transversale
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Onde progressive longitudinale
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Une onde transversale provoque une perturbation dans une
direction perpendiculaire à la direction de propagation de l’onde.
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Une onde longitudinale provoque une perturbation dans une
direction parallèle à celle de la propagation de l’onde .
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| ondes sonores |
5-Onde sonore
- Le
son ne peut pas se propager dans le vide
- La perturbation associée aux ondes sonores est une
compression-dilatation locale de milieu, dont la direction est identique au
sens de déplacement de l’onde (ondes longitudinales).
Le
son et une onde mécanique longitudinale qui se propageant dans les milieux matériels élastique (solide,
liquide et gaz ).
Remarque
· Les sons audibles par l’oreille
humaine ont des fréquences comprises entre 20
Hz et 20 000 Hz.
· Ainsi on distingue trois catégories :
ü Les « sons graves » de fréquences comprises entre 20 Hz et 300 Hz
ü Les « sons médium » de fréquences comprises entre 300 Hz et 1 500 Hz
ü Les « sons aigus » de fréquences comprises entre 1 500 Hz et 20
000 Hz
· Au-delà des sons aigus de fréquences
supérieures à 20 000 Hz, commencent les « ultrasons » perceptibles uniquement par certains animaux.
· En deçà des sons graves de fréquences
inférieures à 20 Hz, commencent les « infrasons ».
II - Propriétés d’une onde MECANIQUE progressive
1-Direction de propagation d’une onde
Une
onde se propage à partir de la source et dans toutes les directions possibles
offertes par le milieu.
La dimension d’un milieu de propagation est le nombre
minimal de coordonnées nécessaires pour repérer complètement la position d’un
point de ce milieu.
* La position d’un point M d’une
corde peut être complètement repérée par son abscisse x mesurée à partir de la
source.
L’onde se propage dans
* A la surface de l’eau, les ondes
se propagent dans toutes les directions de cette surface : deux coordonnées
sont nécessaires pour déterminer la position d’un point M. Le milieu est de 2
dimensions
* Le son dans l’air se propage dans
un milieu à 3 dimensions
Remarque
Le front d’onde est un point dans le cas d’un milieu à
1 dimension, c’est une ligne dans le cas d’un milieu à 2 dimensions et c’est
une surface dans le cas d’un milieu à 3 dimensions.2- Superposition de deux ondes en un point du milieu
Deux ondes peuvent se croiser (rencontre) en un point.
Après croisement, les ondes continuent à se propager sans avoir été affectées
par leur rencontre (les ondes mécaniques peuvent se
rencontrer sans se perturber)
III - Célérité d’une onde-RETARD
La vitesse de propagation est
appelée célérité ( On préfère utiliser le mot « célérité » que
« vitesse » car la propagation de l’onde s’effectue sans transport de
matière).
La célérité d'une onde progressive est égale au quotient de
la distance séparant deux points du milieu par la durée qui sépare les dates de
passage de l'onde en ces points.
Expression de la célérité : V=d/t
V : célérité en
ms-1 ; d : distance
en m ; t : en s.
- Une onde mécanique se propage à
vitesse constante dans un milieu homogène.
2- Facteurs
influençant la célérité
La célérité d’une onde ne dépend que
du milieu et jamais de l’amplitude de l’onde.
* La célérité de l’onde le long
d’une corde dépend :
- La tension: lorsque la tension de
la corde augmente, la vitesse de propagation ou la célérité augmente.
- La masse linéique: lorsque la
masse de la corde est faible (la masse linéique diminue),la vitesse diminue .
- La célérité de l’onde dépend de la
tension F de la corde et de la masse linéique (masse par unité de longueur
µ=m/L) de la corde.
* La célérité du son dépend du
milieu de propagation. Elle est plus importante dans les solides et les
liquides que dans les gaz comme l’air.
3- Retard lors de la propagation d’une onde
Soit M1 et M2
deux points distincts du milieu de propagation.
La perturbation passe d'abord en M1
à l'instant t1 puis en M2 à l'instant t2
La durée de propagation de la
perturbation entre M1 et M2 est le retard notée τ
Donc : τ = t2- t1 ou
; M1M2 distance entre deux points du milieu de propagation et v la
célérité de l’onde.
Remarque :
Si l'origine S est le siège d'un
signal YS, à l'instant de date t, un point M d'abscisse x reproduira
le signal avec un retard τ : en M le signal est de la forme : YM(t) = YS(t – τ )
Connaissances - Compétences ondes mécaniques progressives
Définir une onde mécanique et sa célérité.
- Définir et reconnaître une onde transversale et une onde
longitudinale.
- Connaître et exploiter les propriétés générales des ondes.
- savoir que la perturbation en un point du milieu, à l’instant t,
est celle qu’avait la source au temps t’ = t – τ, τ étant le retard
- Exploiter la relation entre le retard, la distance et la
célérité.
- Exploiter un document expérimental (chronophotographies, vidéo)
donnant l’aspect de la
perturbation à des dates données en fonction de l’abscisse :
interprétation, mesure d’une distance,
calcul d’un retard et/ou d’une célérité.
- Utiliser un dispositif expérimental pour mesurer un retard ou une
distance lors de la propagation
d’une onde. En particulier utiliser un oscilloscope
pour mesurer le retard d’un clap sonore.
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