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Ondes mécaniques progressives périodiques I- Double périodicité Vague de houle

Ondes mécaniques progressives périodiques I- Double périodicité Vague de houle a) Le long d’une corde : Exp La source : la lame vibrante. Son extrémité S a un mouvement périodique s’il se répète à intervalles de temps égaux. Cet intervalle de temps T est appelé la période du phénomène. Evolution de son élongation y au cours du temps Une onde mécanique progressive périodique est dite sinusoïdale si l’évolution temporelle de la source peut être associée à une fonction sinusoïdale. Le milieu de propagation : la corde élastique Chaque point M du milieu de propagation atteint par l’onde répète le mouvement de la source avec un retard  (cours précédent) Si la source S a un mouvement périodique de période T, chaque point M sera lui-même animé d’un mouvement périodique de même période T. Vérifions : - Utilisation d’un stroboscope. Si fé = fS alors il y a immobilité apparente de la source et de tout point M. Si fé>=fS, un point repéré de la corde oscille verticalement, comme S mais avec un certain retard. La période T, identique en tout point du milieu, est la période temporelle. - Certains points ont le même mouvement que S. Difficulté. Animation. S y t O T a Dispositif pour éviter le phénomène de réflexion S M http://www4b.ac- lille.fr/~physiquechimie/lycee/termS/npts/physique/physique1/Propagation/Pages/Simulation. htm La perturbation engendrée pendant une période se répète identique à elle-même sur des distances égales dans la direction de propagation. On dit que l’onde présente une périodicité spatiale. La période spatiale d’une onde sinusoïdale est la distance de propagation de l’onde pendant une période temporelle T donc  = v.T = v/f  est la longueur d’onde de l’onde sinusoïdale. La longueur d’onde est la plus petite distance, mesurée dans une direction de propagation, séparant 2 points qui ont des mouvements identiques simultanément (2 points qui vibrent en phase). Avec le simulateur : une impulsion ; mesure de la célérité v en mode impulsion / en mode continu, mesure de la période temporelle T / mesure de la longueur d’onde / vérification de  = v.T = v/f Préparation du TP : mesure de la célérité des ultrasons dans l’air. http://www.pedagogie.ac-nantes.fr/40652562/0/fiche___ressourcepedagogique/ retenir : lorsqu’on éloigne le récepteur 2 (R2), le retard, par rapport à la source, de la vibration reçue augmente, d’où le déplacement de la courbe sur l’écran. Entre 2 coïncidences successives, R2 a été déplacé d’une longueur d’onde, distance parcourue par l’onde pendant une période. Les réglages de l’oscilloscope : http://ww3.ac-poitiers.fr/sc_phys/cres_lr/tensions3/tp3- elv.htm Un exercice : http://missiontice.ac- besancon.fr/sciences_Physiques/physique_chimie/lycee/physiqueTS/activites/ola2.swf b) Autre exemple : ondes circulaires sinusoïdales à la surface de l’eau Vidéo d’une onde sinusoïdale produite par une vibration sinusoïdale à la surface de l’eau. Forme de la surface de l’eau ? On connaît T, comment mesurer la longueur d’onde  et calculer v ? Voir le TP N°2 II- Le phénomène de dispersion Même expérience à différentes fréquences (http://www3.ac- clermont.fr/pedago/physique/lycee/terminale/propagation_onde/dispersion_onde.htm) 32 mm pour 5 57mm correspondent à 18 cm en réalité.  = v= 32 mm pour 5 57mm correspondent à 18 cm en réalité.  = v= 35 mm pour 7 60mm correspondent à 18 cm en réalité.  = v= Conclusion : un milieu est dit dispersif si la célérité des ondes sinusoïdales dépend de leur fréquence. On dit alors que les ondes qui se propagent dans ce milieu subissent un phénomène de dispersion. La surface de l’eau est un milieu dispersif L’air n’est pas dispersif pour les ondes sonores III- Le phénomène de diffraction 1- Exp : une onde mécanique progressive périodique franchit un obstacle ou traverse une ouverture des ondes rectilignes se propagent à la surface de l’eau en direction d’un obstacle (fente) . Observer les figures de diffraction dans chacun des cas 43mm pour 8 67mm correspondent à 18 cm en réalité.  = v= 36mm pour 8 66mm correspondent à 18 cm en réalité.  = v= A la rencontre d’obstacles ou d’ouvertures, les ondes périodiques sont diffractées : il y a étalement des directions de propagation sans changement de fréquence, ni de célérité. Le phénomène s’accentue lorsque l’ouverture diminue : pour que la diffraction se manifeste de façon non négligeable, on admet en général que l’ordre de grandeur de la largeur de la fente doit être inférieur ou égal à l’ordre de grandeur de la période spatiale de l’onde considérée. Une simulation : http://pagesperso-orange.fr/Gilbert.Gastebois/java/diffraction/eau/diffraction.htm ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Compétences exigibles : http://www.spc.ac-aix- marseille.fr/phy_chi/Menu/Activites_pedagogiques/livre_TS/12CE_ondes_mecaniques_perio diques.html Pour apprendre son cours : une carte mentale : http://www.spc.ac-aix- marseille.fr/phy_chi/Menu/Activites_pedagogiques/livre_TS/12CH_ondes_mecaniques_perio diques.html . Il est préférable de la faire soi-même (sur une feuille de papier avec des crayons de couleur) uploads/Histoire/ cours-ondes-periodiq.pdf