Onde mécanique progressive
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On appelle onde mécanique le phénomène de propagation d'une perturbation locale dans un milieu matériel, sans transport de matière.
On dit souvent qu'il y a un « transport d'énergie sans transport de matière » ; cela signifie simplement que l'intensité de la perturbation peut s'exprimer sous la forme d'une énergie. Par exemple, si l'on met de l'air sous pression dans un tube, on peut exprimer cette compression sous la forme d'une énergie élastique ; si l'on transporte le tube, on a donc un « transport d'énergie avec transport de matière ». Mais si l'on crée une surpression locale (par exemple en ouvrant brutalement le tube), alors cette surpression va se propager, mais sans créer de vent ; l'air sera resté sur place mais la pression se sera déplacée, on a donc un « transport d'énergie sans transport de matière ».
- Définition
- Milieu élastique : c'est un milieu qui reprend sa forme initiale, une fois la perturbation passée.
Sommaire |
[modifier] Ondes transversales et ondes longitudinales
[modifier] Ondes transversales
Une onde transversale provoque une perturbation dont la direction est perpendiculaire à la direction de propagation de l'onde.
exemple : une vague ou un slinky.
[modifier] Ondes longitudinales
Une onde longitudinale provoque une perturbation dont la direction est parallèle à la direction de propagation de l'onde.
exemple : l'onde produite par le relachement brutal d'un élastique étiré
autre exemple : propagation d'une onde sur un ressort tendu.
[modifier] Caractéristiques
- Une onde se propage à partir de la source, dans toutes les directions qui lui sont offertes.
- Deux ondes peuvent se croiser sans se perturber (on parle alors d'interférence).
- La propagation se transmet de proche en proche, sans transport de matière, mais avec transport d'énergie.
[modifier] Célérité
Dans le système international :
- c, célérité de l'onde en mètre par seconde (m/s)
- d, distance parcourue par l'onde en mètre (m)
- t, temps pendant lequel l'onde a parcourue la distance d en seconde (s)
Remarque : La célérité de l'onde est une propriété du milieu de propagation. (Tout point du milieu de propagation reproduit avec un certain retard la perturbation imposée par la source.)
[modifier] Cas particulier : célérité des ondes progressives se propageant le long d'une corde
La célérité d'une onde mécanique progressive dans une corde dépend des caractéristiques de celle-ci. Dans le cas présent, une onde se déplacera d'autant plus vite que la tension de la corde est importante.
- v, célérité de l'onde en mètre par seconde (m/s)
- T, tension de la corde en Newton (N)
- µ, masse linéïque de la corde (kg/m)
[modifier] Exemple d'ondes mécaniques
[modifier] Les ondes progressives périodiques
Une onde progressive est une onde qui avance dans l'espace. Elle dépend en effet du paramètre u(t,x) qui lie les variables t et x par une relation de proportionnalité. Si u = t − x / c le signal est progressif dans le sens des x croissants, alors que si u = t + x / c, le signal est progressif dans le sens les x décroissants.
