Onde stationnaire
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Une onde stationnaire est le phénomène résultant de la propagation simultanée dans des directions différentes de plusieurs ondes de même fréquence, dans le même milieu physique, qui forme une figure dont certains éléments sont fixes dans le temps. Au lieu d'y voir une onde qui se propage, on constate une vibration stationnaire mais d'intensité différente, en chaque point observé. les points fixes caractéristiques sont appelés des nœuds de vibration.
Les milieux affectés par des ondes stationnaires peuvent être à une, deux ou trois dimensions ; voici quelques exemples :
- une dimension
- corde vibrante
- tuyau sonore (en première approximation, d'autant meilleure que son diamètre est plus faible)
- fibre optique
- deux dimensions :
- table d'harmonie des instruments de musique
- surface d'un plan d'eau ou d'un réservoir de mercure
- trois dimensions
Selon le point observé, les vibrations produites par les différentes ondes s'additionnent ou se compensent de manière partielle ou totale, ce qui provoque à des emplacements définis et fixes leur neutralisation mutuelle (endroits appelés « nœuds » : les vibrations disparaissent) ou leur addition (endroits appelés « ventres » : les vibrations sont amplifiées et maximales). La distance séparant un noeud du nœud le plus proche est égale a la distance de la corde divisée par le nombre de ventres. Une onde stationnaire s'établie sur une corde dans le cas où :
2L=nD ou D = 2L/n
avec L la longueur de la corde, D la longueur d'onde de l'onde s'etablissant dans la corde et n le nombre de ventres.
Les fréquences pour lesquelles s'etablissent s'apellent les modes harmoniques de vibration et dépendent de la corde et de le tension qui lui est appliquée et sont toutes multiple d'un entier et de la plus petite fréquence à laquelle la corde vibre. c'est à dire : fn=nf0
avec fn la fréquence du mode harmonique de rang n. n le rang de l'harmonique(n € N). f0 la fréquence du mode fondamental de vibration de la corde.
Les ondes stationnaires peuvent affecter tous les phénomènes vibratoires : mécaniques, sonores, optiques, électromagnétiques…
Les ondes stationnaires peuvent être mises en évidence de nombreuses façons : cordes vibrantes, tube de Kundt, interférences sonores ou lumineuses, etc.
