Identifier une onde périodique

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Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Ondes et particules
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Identifier une onde périodique

FB_Bac_98618_PhyT_S_002

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Rappels de cours

1Grandeurs physiques associées à une onde


 Pour les ondes progressives, on définit :

– le déplacement (en ) ;

– l’amplitude (en ) ;

– la hauteur crête à crête.

 Une onde est périodique lorsque la perturbation se reproduit identique à elle-même à intervalles de temps égaux. On définit alors :

– la longueur d’onde (en ) qui est la plus petite distance séparant deux points du milieu se trouvant dans le même état ;


– la période qui est la plus petite durée séparant deux instants où le milieu est dans le même état ;

– la fréquence qui est le nombre de répétitions de la perturbation par seconde :


et


en  ; en

 Une onde est sinusoïdale si la courbe représentant le déplacement en fonction du temps est une sinusoïde.

2Périodicité spatiale et périodicité temporelle

 Une photo de la mer où se propage une onde sinusoïdale constitue une représentation spatiale de la mer, à un instant donné. Elle montre une périodicité spatiale(fig.a).

 La courbe des variations du déplacement en fonction du temps  d’un point particulier de la surface de la mer constitue une représentation temporelle de la perturbation, en un point donné. Elle montre une périodicité temporelle(fig.b).

 Ces deux périodicités et sont liées par la relation :



en  ; en

, vitesse de propagation de l’onde en

Méthodes

Calculer une longueur d’onde dans un milieu donné

Un vibreur est relié à une sonnette et crée une onde sonore de fréquence qui se propage dans l’air avec une célérité.

Calculer la longueur d’onde dans l’air du son émis par la sonnette.

Conseils

Se rappeler qu’une fréquence est l’inverse d’un temps.

Solution

Le son émis par la sonnette se propage dans l’air. Dans la formule reliant λ, v et T on ajoute des indices aux grandeurs qui dépendent du milieu de propagation :

.

Déterminer une vitesse de propagation


On relie le même vibreur à une corde. Un enregistrement vidéo permet de déterminer la longueur d’onde : 5λ= 75 cm.

1. Pourquoi a-t-on mesuré 5λ et non λ ? Calculer λ.

2. Les fréquences des ondes engendrées par la sonnette dans l’air et le long de la corde sont-elles les mêmes ?

3. Calculer la célérité de l’onde le long de la corde.

Solution

1. En mesurant 5λ puis en divisant la valeur par 5 on est plus précis : par exemple, si l’on risque de se tromper de 1 mm, le pourcentage d’erreur est moindre en mesurant 5 cm qu’en mesurant 1 cm.

.

2. La fréquence, comme la période, sont imposées par le vibreur et ne dépendent donc pas de la nature du milieu de propagation.

3..

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