Physique-Chimie · premiere spe

Chapitre 9 — Ondes mécaniques

L'essentiel en 30 secondes

Une onde mécanique transporte de l'énergie sans transporter de matière. Elle $a$ besoin d'un milieu matériel pour se propager. Une onde transversale : la perturbation est perpendiculaire $à$ la propagation. Une onde longitudinale : même direction. Une onde périodique est caractérisée par sa période $T$ , sa fréquence $f = 1/T$ et sa longueur d'onde $\lambda = v \times T$ .

Notions clés

Onde mécanique: Propagation d'une perturbation dans un milieu matériel, avec transport d'énergie mais sans transport de matière.
Onde transversale: Onde dont la perturbation est perpendiculaire à la direction de propagation (ex : onde sur une corde).
Onde longitudinale: Onde dont la perturbation est parallèle à la direction de propagation (ex : onde sonore).
Période (T): Durée d'un motif élémentaire qui se répète, en secondes (s).
Longueur d'onde (λ): Distance parcourue par l'onde pendant une période T, en mètres (m). Plus petite distance entre deux points en phase.

Formules

Relation fréquence-période

f = \frac{1}{T}

Condition : f en \text{Hz}, T en \text{s}

Célérité d'une onde

v = \frac{d}{\Delta t}

Condition : v en \text{m·s}^{-1}, d en \text{m}, \Delta t en \text{s}

Longueur d'onde

\lambda = v \times T = \frac{v}{f}

Condition : \lambda en \text{m}

Retard

\tau = \frac{d}{v}

Condition : \tau en \text{s}, d = distance entre la source et le point considéré

A retenir

Une onde mécanique ne se propage PAS dans le vide (contrairement à la lumière).
La célérité v dépend du milieu de propagation, pas de la fréquence (sauf milieux dispersifs).
Le retard $τ = d/v$ permet de calculer le décalage temporel entre deux points.

Erreurs classiques

Erreur : Dire que l'onde transporte de la matière.

Correction : L'onde transporte de l'ÉNERGIE, pas de la matière. Les particules du milieu oscillent autour de leur position d'équilibre.

Erreur : Confondre période $T$ et longueur d'onde $\lambda$ .

Correction : $T$ est une durée (en $s), \lambda$ est une distance (en $m)$ . Lien : $\lambda = v \times T$ .

Erreur : Confondre célérité et vitesse de déplacement de la matière.

Correction : La célérité est la vitesse de propagation de la perturbation, pas la vitesse des particules du milieu.

Astuce méthode

Pour lire $T$ et $\lambda$ sur un graphique : $T$ se lit sur un graphe $y = f(t)$ (axe des temps), $\lambda$ se lit sur un graphe $y = f(x)$ (axe des positions). Ne les confonds jamais.