À la fin, vous saurez
- Calculer une célérité à partir d’un retard.
- Relier fréquence, période et longueur d’onde.
- Distinguer mouvement du milieu et propagation de la perturbation.
Avant de commencer
Distance, durée, vitesse et lecture d’un graphique temporel.
Comprendre
Une perturbation se propage
Une onde mécanique transporte une perturbation de proche en proche dans un milieu matériel. Elle transfère de l’énergie sans transport global de matière dans le modèle usuel de petites oscillations. Les particules du milieu oscillent localement. Une onde transversale déforme le milieu perpendiculairement à la propagation ; une onde longitudinale le déforme parallèlement.
Mesurer un retard
Dans un milieu homogène sans dispersion pour le signal considéré, la perturbation atteint B après A avec un retard τ=AB/v, où v est la célérité. Les distances sont en mètres et les durées en secondes. La célérité de l’onde ne désigne pas la vitesse d’une particule qui oscille.
Deux périodicités
Pour une onde périodique, la période T est la durée entre deux états identiques en un point et f=1/T. La longueur d’onde λ est la distance parcourue pendant T, donc λ=vT=v/f. Une photographie du milieu renseigne sur λ ; un enregistrement en un point renseigne sur T. Dans un milieu dispersif, v dépend de la fréquence.
Exemple guidé
Deux capteurs distants de 0,60 m enregistrent la même impulsion avec un retard de 0,020 s. Une onde périodique de 50 Hz se propage ensuite dans les mêmes conditions non dispersives. Calculer v, T et λ.
- Convertir le retard : 0,020 s=20 ms.
- La célérité vaut v=0,60/0,020=30 m/s.
- Pour f=50 Hz, la période T=1/50=0,020 s.
- La longueur d’onde vaut λ=v/f=30/50=0,60 m. Ici le retard coïncide avec une période, mais cette égalité n’est pas générale.
À vous de jouer
Exercice 1
Un son se propage à 340 m/s sur 17 m. Calculer son retard.
Un indice
Utiliser τ=d/v.
Voir la correction
τ=17/340=0,050 s, soit 50 ms.
Exercice 2
Une onde de période 4,0 ms se propage à 20 m/s. Calculer f et λ.
Un indice
Convertir la période en secondes.
Voir la correction
T=0,0040 s ; f=250 Hz et λ=20×0,0040=0,080 m.
Exercice 3
Si la fréquence double dans un milieu non dispersif où v reste constante, comment varie λ ?
Un indice
Utiliser λ=v/f.
Voir la correction
La longueur d’onde est divisée par deux. La célérité reste constante selon l’hypothèse donnée.
Les erreurs à éviter
- Ne pas confondre période en secondes et longueur d’onde en mètres.
- Convertir les millisecondes avant de calculer une célérité.
- Ne pas attribuer aux particules la vitesse de propagation de l’onde.
Vérifiez votre compréhension
Référence scientifique
Fiche originale Dars +. Les références servent à vérifier les notions ; aucun cours ni exercice tiers n’est reproduit. Cette collection couvre des notions choisies et ne constitue pas un programme officiel exhaustif. Adéquation au programme de votre classe à confirmer avec votre enseignant.
OpenStax — Physique ↗Référence en anglais. Rédaction et exercices originaux en français et arabe.