Ondes mécaniques progressives — Série (Pr Chakir Abdeljalil)

Auteur : Chakir Abdeljalil.

Ce que contient cette série

Série de 7 exercices sur les ondes mécaniques progressives pour la 2ème Bac Sciences Physiques (Semestre 1). Le PDF (4 pages) ne contient que les énoncés, sans corrigé : à vous de rédiger les réponses, puis de les vérifier avec le cours du chapitre.

• Exercice 1 — onde le long d'une corde : nature de l'onde (transversale ou longitudinale), signification du point M de l'onde, retard d'un point par rapport à la source, position du point M à une date donnée, points qui montent ou descendent, relation entre l'élongation d'un point et celle de la source.
• Exercice 2 — célérité du son avec deux microphones : nature du son, retard temporel entre les deux microphones lu sur la courbe, célérité du son dans l'air, nouveau retard quand on déplace un microphone, comparaison.
• Exercice 3 — corde à deux instants : à partir de l'aspect de la corde à deux dates, vitesse de propagation, retard d'un point et représentation de la corde à une troisième date.
• Exercice 4 — ressort : même démarche sur un ressort (onde longitudinale) : vitesse puis aspect du ressort à une date ultérieure.
• Exercice 5 — télémètre à ultrasons : signification de deux signaux à l'oscilloscope, durée entre l'émission et la réception, puis vitesse du son dans l'air.
• Exercice 6 — éclair et tonnerre : pourquoi on entend le tonnerre après avoir vu l'éclair, expression du retard et estimation de la distance de l'orage (données : vitesse du son 340 m·s⁻¹, vitesse de la lumière 3·10⁸ m·s⁻¹).
• Exercice 7 — déformation d'une corde filmée : à partir de positions relevées avec un caméscope (25 images par seconde), questions à choix multiples sur le retard, la vitesse de propagation et la tension de la corde, avec v = √(F/μ).

Rappels pour réussir

• v = d/Δt et τ = MM′/v ; y_M′(t) = y_M(t − τ).
• Transversale : mouvement des points perpendiculaire à la propagation ; longitudinale : parallèle (ressort, son).
• Sur un oscillogramme, le retard entre deux signaux se lit en divisions multipliées par la sensibilité horizontale.
• Dans l'exercice 6, la lumière est environ un million de fois plus rapide que le son : le retard observé vient donc presque uniquement du temps de propagation du son.
• Pour une caméra, la durée entre deux images successives est l'inverse du nombre d'images par seconde.

Erreurs fréquentes

• Oublier de multiplier les divisions par la sensibilité horizontale, ou de convertir ms en s et cm en m.
• Confondre la distance parcourue par l'onde et la distance parcourue par un point du milieu, qui ne fait que vibrer sur place.
• Utiliser le mauvais sens du décalage en écrivant l'élongation d'un point en fonction de celle de la source.

Checklist de révision

• Je sais justifier qu'une onde est transversale ou longitudinale.
• Je sais calculer une célérité et un retard à partir d'une figure ou d'un oscillogramme.
• Je sais représenter l'aspect d'une corde ou d'un ressort à une date donnée.
• Je sais utiliser v = √(F/μ) avec les bonnes unités.