Caractériser les ondes mécaniques

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Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Ondes et particules
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Caractériser les ondes mécaniques

FB_Bac_98618_PhyT_S_003

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Rappels de cours

Une onde mécanique véhicule de l’énergie qui peut mettre en mouvement la matière : le tympan, le sol, voire des bâtiments.

1Les ondes sonores

 On mesure le niveau sonore d’un son en comparant l’intensité sonore reçue par unité de surface à une intensité de référence égale à  :



sans dimension, exprimé en dB (décibel)

et en

 La célérité du son varie selon le milieu, de dans l’air, elle atteint dans l’acier.

2Les ondes sismiques

 L’échelle de Richter permet de comparer l’importance des séismes. La magnitudeM compare leur amplitude A à une amplitude de référence A0.



M sans dimension

A et A0 en m

 On distingue essentiellement les ondes (primary) et (secondary). La perturbation liée à l’onde est une compression-dilatation (fig.a), celle liée à l’onde est un cisaillement (fig.b). La célérité des ondes est presque deux fois plus élevée que celle des ondes .


3La houle

La houle est un phénomène ondulatoire observé à la surface de l’eau.

étant la profondeur de l’eau, l’onde est dite courte si et longue si . La célérité des ondes courtes dépend de la longueur d’onde .


et


, intensité du champ de pesanteur en

profondeur de l’eau en

Méthodes

Évaluer l’importance d’un séisme

1. L’amplitude mesurée d’un séisme est . Calculer sa magnitude dans l’échelle de Richter.

2. Que vaut la magnitude lorsque A=A0 ?

Conseils

Penser à utiliser la formule et à bien écrire l’expression numérique avant tout calcul ; connaître la valeur de A0 n’est pas utile.

Solution

1. Dans l’échelle de Richter, la magnitude est donnée par : .

2. Si on a M= log 1 = 0.

Remarque : de même, le niveau sonore L vaut 0 si .

Comparer différentes célérités de houles

Pourquoi peut-on considérer que la célérité des ondes sur la mer, près du rivage, ne dépend pas de la profondeur de l’eau ?

Solution

Les formules des célérités des deux types d’ondes sont :

et . Celle qui ne fait pas intervenir λ est la seconde. Il nous faut donc montrer que près du rivage, l’onde est longue, c’est-à-dire, que .

Imaginons-nous les vagues déferlant sur la plage, si la profondeur varie entre 10 et 50 cm, on pourra considérer qu’on observe des ondes longues si la longueur d’onde varie entre 1 et 5 m.

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