Chapitre 4/4
Ondes Mécaniques
Propagation des ondes, célérité, période, fréquence et longueur d'onde.
Qu'est-ce qu'une onde mécanique ?
Une onde mécanique est la propagation d'une perturbation dans un milieu matériel,sans transport de matiere, mais avec transport d'énergie.
Onde transversale
La perturbation est perpendiculaire à la direction de propagation.
Ex : vague, corde
Onde longitudinale
La perturbation est parallèle à la direction de propagation.
Ex : son, ressort
Célérité d'une onde
La célérité (v) est la vitesse de propagation de l'onde. Elle dépend du milieu de propagation.
v = d / Δt
v en m/s
d = distance parcourue (m)
Δt = durée de propagation (s)
Exemples de célérité
- • Son dans l'air (20°C) : 340 m/s
- • Son dans l'eau : 1500 m/s
- • Son dans l'acier : 5000 m/s
- • Lumière dans le vide : 3×10⁸ m/s
Période et fréquence
Période T
Durée d'un motif élémentaire (plus petite durée au bout de laquelle le signal se répète).
Unité : seconde (s)
Fréquence f
Nombre de motifs par seconde.
Unité : hertz (Hz)
f = 1/T
ou T = 1/f
Longueur d'onde
La longueur d'onde (λ) est la distance parcourue par l'onde pendant une période T. C'est aussi la plus petite distance entre deux points en phase.
λ = v × T = v / f
λ en mètres (m)
v en m/s
T en s ou f en Hz
Important : La fréquence est fixée par la source. La célérité dépend du milieu. La longueur d'onde change si le milieu change !
Les ondes sonores
Le son est une onde mécanique longitudinale qui se propage dans un milieu matériel (air, eau, solide). Il ne se propage pas dans le vide.
Infrasons
f < 20 Hz
Non audibles
Sons audibles
20 Hz à 20 kHz
Oreille humaine
Ultrasons
f > 20 kHz
Non audibles
Niveau sonore
Le niveau sonore L (en décibels dB) est lié à l'intensité sonore I :
L = 10 × log(I/I₀)
avec I₀ = 10⁻¹² W/m²
À retenir
- Onde = propagation d'une perturbation sans transport de matiere
- v = d/Δt — célérité de l'onde
- f = 1/T — relation période-fréquence
- λ = v/f = v×T — longueur d'onde
- Sons audibles : 20 Hz à 20 kHz
