Ondes mécaniques progressives périodiques — Série (Pr Chakir Abdeljalil)

Auteur : Chakir Abdeljalil.

Ce que contient cette série

Série de 4 exercices sur les ondes mécaniques progressives périodiques, pour la 2ème Bac Sciences Physiques (Semestre 1). Elle fait suite au cours du même chapitre et sert à appliquer la période, la longueur d'onde, la célérité, la diffraction et la dispersion à des situations d'examen.

• Exercice 1 — onde à la surface de l'eau : à partir d'une coupe transversale de la surface (vibreur de fréquence 25 Hz), déterminer la longueur d'onde, la célérité et une date de propagation, représenter l'aspect de la surface à une autre date, repérer les points qui vibrent en opposition de phase avec la source, puis interpréter ce qui se passe derrière une fente (diffraction).
• Exercice 2 — vitesse du son et des ultrasons : définition d'une onde progressive, ondes transversales et longitudinales, expérience avec un émetteur et deux récepteurs dans l'eau, calcul de la célérité à partir de λ, puis passage à l'air.
• Exercice 3 — onde le long d'une corde : exploitation de deux courbes (élongation d'un point en fonction du temps et aspect de la corde à une date) pour trouver λ, T, l'amplitude, la célérité et le retard, écrire l'élongation d'un point, comparer le mouvement de deux points, puis étudier l'effet de la tension de la corde sur la célérité.
• Exercice 4 — ultrasons et qualité du béton : célérité des ultrasons dans l'air à partir d'une distance et d'une durée, nature de l'onde, puis célérité à travers un mur lue sur un oscillogramme et comparée à un tableau pour juger la qualité du béton.

Rappels utiles avant de commencer

• Célérité : v = λ/T = λ·f ; retard d'un point situé à la distance d de la source : τ = d/v.
• Deux points distants de d vibrent en phase si d = k·λ, en opposition de phase si d = (2k + 1)·λ/2.
• Une courbe de l'élongation en fonction du temps donne la période T ; une courbe de l'aspect du milieu en fonction de la position donne la longueur d'onde λ. Il faut les deux pour calculer v.
• La diffraction est nette lorsque la dimension de l'ouverture est de l'ordre de λ ; la fréquence et la longueur d'onde ne changent pas.

Conseils pour la travailler

1. Avant de calculer, dites quelle courbe donne quelle grandeur (T ou λ) et convertissez toutes les unités (ms, µs, cm, mm).
2. Dans l'exercice 3, tracez d'abord le sens de propagation et celui du mouvement du point étudié avant d'écrire une fonction sinusoïdale.
3. Pour les ultrasons, distinguez la durée d'un aller simple et celle d'un aller-retour.

À propos du document

Le PDF compte 10 pages : les énoncés imprimés occupent les pages 1 à 5 ; les pages 6 à 10 sont des corrections manuscrites scannées (photographies de feuilles), à lire en zoomant. Cette page décrit les exercices et ne reprend pas leurs corrections.

Checklist de révision

• Je sais extraire T et λ de deux courbes différentes et en déduire v.
• Je sais appliquer les conditions de phase et d'opposition de phase.
• Je sais reconnaître la diffraction et dire ce qui reste inchangé.
• Je sais calculer une célérité à partir d'une distance et d'une durée, en distinguant aller simple et aller-retour.