[Sciences] Les ondes

Alors voilà : je dois réviser mes cours en vu du Bac, et je me suis dit qu'un certain nombres d'entre eux étaient facilement accessible, et pourrait aider d'éventuel(le)s auteurs de science-fiction (où autre, vous m'aurez compris...). Enfin voilà, en espérant que ça vous serve !

Les ondes

Définition :

On appelle Onde progressive le phénomène de propagation d'une perturbation sans transport de matière mais avec transport d'énergie.

Les ondes mécaniques (sismiques, sonores...) ont besoin d'un milieu matériel pour se propager, contrairement aux ondes électromagnétiques (Infrarouge, , Ultraviolets...) qui peuvent se propager dans le vide.

Deux types d'ondes :

• Les ondes transversales : Une onde est transversale lorsque le déplacement des points du milieu de propagation s'effectue perpendiculairement à la direction de propagation (Schéma B)
  
  Exemple : les ondes à la surface de l'eau
  
  
• Les ondes longitudinales : Une onde est longitudinale lorsque le déplacement des points du milieu de propagation s'effectue dans la même direction que celle de la propagation.
  (Schéma A)
  
  Exemple : les ressorts, les ondes sonores.

Célérité d'une onde :

On appelle célérité ( v ) d'une onde la vitesse de propagation de cette onde. Il s'agit de la distance parcourue par l'onde sur la durée T du parcours. On obtient donc :


On préfère le mot célérité au mot vitesse auquel est associé la notion de déplacement de matière (vitesse d'une automobile, d'une particule, etc...)

Influence du milieu de propagation :

• L'influence de l'inertie du milieu : L'inertie d'un milieu ou d'un système représente la résistance que ce milieu ou ce système oppose lorsqu'on cherche à le mettre en mouvement.
  
  Exemple : Pour un solide en translation (mouvement), son inertie est représentée par sa masse.
  
  La célérité d'une onde dans un milieu dépends de son inertie. Plus l'inertie d'un milieu est grande, plus la célérité de l'onde se propageant dans ce milieu est faible.
  
  
• Influence de la rigidité du milieu : La rigidité d'un milieu représente la résistance que ce milieu oppose lorsqu'on cherche à la déformer.
  
  Exemple : Dans le cas des ressorts, la rigidité est caractérisée par sa constante de raideur.
  
  La célérité d'une onde dépend de la rigidité du milieu dans laquelle elle se propage : plus le milieu est rigide, plus grande sera sa célérité. Elle diminue au contraire lorsque l'élasticité du milieu augmente.

Propriété générale des ondes mécaniques :

Une onde se propage à partir de la source dans toutes les directions qui lui sont offertes.

• Onde à une dimension : La propagation a lieu dans une seule direction (la lanière d'un fouet par exemple)
  
• Onde à deux dimensions : La propagation a lieu dans un plan (la chute d'une goutte sur un plan d'eau)
  
• Onde à trois dimensions : La propagation a lieu dans l'espace (le son)

Une onde réalise un transfert d'énergie sans transfère de matière : Au passage d'une vague (onde à deux dimensions), le bateau ancré s'élèvera d'une auteur H. Se faisant, son énergie Potentielle de Position, c'est à dire l'énergie qu'il aurait s'il tombait en chute libre de cette altitude, augmente. Cette énergie lui a été fournie par l'onde. Cependant, du fait de l'ancre, il n'aura pas bougé de sa position : il n'y a donc pas transfert de matière.

En cas de rencontre entre deux ondes, celles-ci conservent, après la rencontre, leurs caractéristiques.

Notion de retard :

Le retard ( τ ) qualifie la différence de temps qu'une onde mettra entre deux points (M et M'). Il se caratérise par la distance entre ces deux pions sur la vitesse, ou par la différence des deux temps.