Caractéristiques d'une onde

Caractéristiques d'une onde

Après avoir pris connaissances des bases sur les ondes et la matière, penchez-vous à présent sur les caractéristiques principales d'une onde grâce à cette fiche de révision conçue spécialement par notre professeur de physique chimie, M. Rachini,...

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Quiz de Physique Chimie :

Le phénomène qui permet de mettre en évidence le caractère ondulatoire de la lumière est :

  • A.Le phénomène de réflexion
  • B.Le phénomène de propagation
  • C.Le phénomène de diffraction
  • D.Le phénomène de diffusion
Répondre aux 10 questions Voir tous les Quiz de Physique Chimie

Le contenu du document

Après avoir pris connaissances des bases sur les ondes et la matière, penchez-vous à présent sur les caractéristiques principales d'une onde grâce à cette fiche de révision conçue spécialement par notre professeur de physique chimie, M. Rachini, pour la préparation au Baccalauréat Scientifique !

 

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Découvrez la suite de ce cours sur les caractéristiques et propriétés d'une onde.

I - Les ondes mécaniques progressives

1 - Définition 

On appelle onde mécanique progressive l'onde de propagation d'une perturbation dans un milieu sans transport de matière.
On utilise généralement le terme «célérité» plutôt que le terme «vitesse» pour distinguer le déplacement d'un objet (lié à un transport de matière) et la propagation d'une onde (sans transport de matière).

2 - Classement des ondes mécaniques progressives 

Les ondes mécaniques sont classées en deux types suivant leurs directions de propagation et de perturbation :
- Ondes transversales : la direction de la perturbation est perpendiculaire au sens de propagation de l'onde. Exemple : onde le long d'une corde
- Ondes longitudinales : la direction de la perturbation est parallèle au sens de propagation de l'onde. Exemple : onde le long d'un ressort
- le retard pour une onde progressive à une dimension
La perturbation en un point B du milieu, à l'instant de date t2, est celle qui existait auparavant en un point A à l'instant t1 = t2 - ?, avec ? correspond au retard (dans un milieu non dispersif).

Ce retard est défini par l'expression suivante :
Équation (1)
Avec v est la célérité de l'onde dans le milieu

II - Les ondes progressives périodiques, les ondes sinusoïdales

1 - Les ondes mécaniques périodiques

- Une onde est dite périodique si elle se répète de la même manière à intervalles de temps réguliers. Ces ondes sont caractérisées par leur période T. Ce dernier, exprimé généralement en secondes, correspond à la plus petite durée au bout de laquelle le phénomène se reproduit à l'identique.
- Dans le cas où les perturbations se répètent à intervalles de temps réguliers et se propagent dans un milieu élastique, on parle d'onde progressive périodique.

2 - Périodicité temporelle et spatiale

- La périodicité temporelle correspond à la durée qui sépare l'arrivée de deux perturbations successives en un point est appelée période temporelle T.
- La périodicité spatiale est égale à la distance qui sépare deux perturbations consécutives est appelée période spatiale ? (ou longueur d'onde).
Ces deux périodicités sont liées par l'expression suivante :
? = vT Équation (2)
Avec ? en mètre (m) ; v en m.s -1 et T en s

3 - Onde progressive sinusoïdale

- Une onde mécanique progressive périodique est dite sinusoïdale si la perturbation est une fonction sinusoïdale du temps.
- L'onde est caractérisée par sa périodicité temporelle T et sa fréquence f.
? = vT = Équation (3)
Avec f en Hertz ( Hz )

4 - Caractéristiques des ondes sonores et ultrasons

1 - Vitesse de propagation

- La vitesse moyenne de propagation du son est égale au quotient de la distance parcourue par la durée de propagation. Elle peut être déterminée en divisant la distance (d) parcourue par le son par le temps de propagation (t):
Équation (4)
Avec v en m.s -1  ; d en m et t en s
- La vitesse du son dans l'air est de l'ordre de 340 m.s -1. Elle atteint le 1500 m.s -1 dans l'eau.

2 - La longueur d'onde ?

La longueur d'onde ? est la distance parcourue par le son pendant une période temporelle T.

3 - La fréquence f

La fréquence f d'un son représente le nombre de vibrations engendrées par le corps sonore en 1 seconde. La fréquence (en Hz) se calcule à partir de la longueur d'onde ?, la vitesse de propagation v ou la période T.
f = et f = Équations (5) et (6)

La suite du cours en vidéo porte sur les propriétés physiques et acoustiques du son.

5 - Les propriétés physiques et acoustiques du son

1 - Hauteur d'un son simple

La hauteur d'un son simple est égale à sa fréquence de vibration, que l'on mesure en hertz (qui correspond au nombre de vibrations périodiques par seconde).
Plus la vibration est rapide, plus le son est dit aigu ou haut. Plus la vibration est lente, plus le son est dit grave ou bas.

2 - Hauteur d'un son complexe

Un son complexe est la somme de plusieurs sons simples et donc de plusieurs fréquences. La première fréquence est dite fondamentale et correspond à la hauteur du son. Les autres fréquences sont appelées harmoniques. Ces dernières sont des multiples entiers de la fréquence fondamentale.

3 - Timbre d'un instrument

Le timbre d'un son correspond à la couleur propre de ce son. D'un point de vue acoustique, le timbre est une notion très complexe qui dépend de la corrélation entre la fréquence fondamentale, et les harmoniques. L'intensité respective de chaque harmonique est déterminante dans la caractérisation du timbre. Plus les fréquences de ces harmoniques sont proches des multiples entiers de la fréquence fondamentale, plus le son est pur ou harmonique (Exemple : Clavecin). Plus elles s'éloignent des multiples entiers, plus le son est inharmonique (Exemple : Cloche).
Donc, Le timbre d'un instrument ou d'une voix est donc défini par le nombre de fréquences harmoniques ainsi que par leurs intensités respectives. C'est ce qui fait qu'une même note jouée par deux instruments différents ne produira pas le même son.

4 - Spectre d'un son simple

Le spectre d'un son simple ou pur est le suivant :
On constate la présence d'une seule fréquence ayant une amplitude donnée sans l'apparition des fréquences harmoniques.

5 - Spectre d'un son complexe

Un exemple du spectre d'un son complexe est représenté ci-dessous :
La fréquence F correspond à la fréquence fondamentale. Les autres fréquences (H1, H2...) sont les harmoniques du son complexe.

Voici la fin du cours en vidéo sur les propriétés physiques et acoustiques du son !

III - Les ondes électromagnétiques

- Une lumière est dite monochromatique lorsqu'elle est composée d'une seule radiation de longueur d'onde déterminée (donc d'une seule couleur). C'est une onde électromagnétique progressive sinusoïdale de fréquence donnée. La couleur de cette lumière est liée à la valeur de sa fréquence. Exemple : Le laser.
- Une lumière est dite polychromatique si elle est composée de plusieurs radiations de longueurs d'onde différentes (donc de plusieurs couleurs). Elle est donc composée de plusieurs ondes monochromatiques de fréquences différentes. Exemple : La lumière du Soleil.
- Les relations et expressions établies avec les ondes mécaniques progressives périodiques précédemment présentées peuvent être appliquées à la lumière ainsi qu'à toutes les radiations électromagnétiques.
- Si on reçoit toutes les longueurs d'onde de la lumière solaire en même temps, nous voyons la couleur blanche.
Fin de l'extrait

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Les avis sur ce document

diagnensis
5 5 0
20/20

des cours bien fait, merci, personnellement en tant que prof de physique chimie j'utilise vos cours pour compléter mes documentations

par - le 17/07/2015
angelius205
5 5 0
20/20

Merci pour votre grand effort!!!! c'est un grand plaisir d'avoir la fiche de révision et un professeur qui explique.

par - le 01/01/2015
TDTR
5 5 0
20/20

Trés bien organisé et trés compréhenssible. Bravo!

par - le 15/06/2014

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