Prépa concours Médecine · Médecine, pharmacie & dentaire

Ondes mécaniques et lumineuses

Le cours expliqué simplement, les questions que tous les élèves se posent et des exercices type examen national. Programme marocain, gratuit.

📘 Fiche de cours

L'essentiel du cours

Onde mécanique : Propagation d'une perturbation dans un milieu matériel sans transport de matière.
Célérité : $v = \frac{d}{\Delta t}$ . Elle dépend uniquement du milieu de propagation.
Retard temporel : $\tau = \frac{MM'}{v}$ . Le point $M'$ reproduit le mouvement de $M$ avec un retard $\tau$ .
Onde périodique : $T = \frac{1}{f}$ et $\lambda = v \cdot T = \frac{v}{f}$ .
Onde lumineuse : Onde électromagnétique. Dans le vide, $c \approx 3 \cdot 10^8 \, \text{m/s}$ .
Indice de réfraction : $n = \frac{c}{v}$ .
Diffraction : Phénomène se produisant quand une onde rencontre une ouverture de taille comparable à $\lambda$ . Pour la lumière : $\theta = \frac{\lambda}{a}$ .

Méthodes à maîtriser

Calculer le retard temporel entre deux points.
Utiliser la relation $\lambda = v \cdot T$ pour déterminer la célérité ou la période.
Exploiter les conditions de diffraction (ouverture $a \approx \lambda$ ).
Calculer la longueur d'onde dans un milieu d'indice $n$ : $\lambda_n = \frac{\lambda_0}{n}$ .

Exemples corrigés

Calcul de célérité : Si une onde parcourt 2m en 0,5s, $v = 2 / 0,5 = 4 \, \text{m/s}$ .
Diffraction : Pour une lumière de $\lambda = 600 \, \text{nm}$ et une fente $a = 0,1 \, \text{mm}$ , $\theta = \frac{600 \cdot 10^{-9}}{0,1 \cdot 10^{-3}} = 6 \cdot 10^{-3} \, \text{rad}$ .

Erreurs fréquentes

Confondre période $T$ et longueur d'onde $\lambda$ .
Oublier de convertir les unités (ex: nm en m).
Croire que la célérité dépend de l'amplitude de l'onde.

L'essentiel du cours

Onde mécanique : Propagation d'une perturbation dans un milieu matériel sans transport de matière.
Célérité : $v = \frac{d}{\Delta t}$. Elle dépend uniquement du milieu de propagation.
Retard temporel : $\tau = \frac{MM'}{v}$. Le point $M'$ reproduit le mouvement de $M$ avec un retard $\tau$.
Onde périodique : $T = \frac{1}{f}$ et $\lambda = v \cdot T = \frac{v}{f}$.
Onde lumineuse : Onde électromagnétique. Dans le vide, $c \approx 3 \cdot 10^8 , \text{m/s}$.
Indice de réfraction : $n = \frac{c}{v}$.
Diffraction : Phénomène se produisant quand une onde rencontre une ouverture de taille comparable à $\lambda$. Pour la lumière : $\theta = \frac{\lambda}{a}$.

Méthodes à maîtriser

Calculer le retard temporel entre deux points.
Utiliser la relation $\lambda = v \cdot T$ pour déterminer la célérité ou la période.
Exploiter les conditions de diffraction (ouverture $a \approx \lambda$).
Calculer la longueur d'onde dans un milieu d'indice $n$ : $\lambda_n = \frac{\lambda_0}{n}$.

Exemples corrigés

Calcul de célérité : Si une onde parcourt 2m en 0,5s, $v = 2 / 0,5 = 4 , \text{m/s}$.
Diffraction : Pour une lumière de $\lambda = 600 , \text{nm}$ et une fente $a = 0,1 , \text{mm}$, $\theta = \frac{600 \cdot 10^{-9}}{0,1 \cdot 10^{-3}} = 6 \cdot 10^{-3} , \text{rad}$.

Erreurs fréquentes

Confondre période $T$ et longueur d'onde $\lambda$.
Oublier de convertir les unités (ex: nm en m).
Croire que la célérité dépend de l'amplitude de l'onde.

🌉 Jisr : les mots du chapitre FR ⇄ AR

Tu as appris les sciences en arabe ? Touche un mot pour voir sa traduction et une explication en darija.

La question que tu n'oses pas poser en classe ? Pose-la à UstadZéro jugement, même en darija, même à minuit. Il t'explique pas à pas et corrige ta démarche. Gratuit.Commencer gratuitement

Défi flash : 4 questions

Sans compte

🎯 Ondes mécaniques et lumineuses

1/4

Laquelle de ces ondes est longitudinale ?

❓ Questions fréquentes

Comment calculer le retard temporel entre deux points ?

Identifie la distance $d$ entre les deux points.
Identifie la vitesse de propagation $v$ de l'onde.
Applique la formule $\tau = \frac{d}{v}$ .

💡 À retenir : Le retard temporel est toujours positif et s'exprime en secondes (s).

Identifie la distance $d$ entre les deux points.
Identifie la vitesse de propagation $v$ de l'onde.
Applique la formule $\tau = \frac{d}{v}$.

💡 À retenir : Le retard temporel est toujours positif et s'exprime en secondes (s).

kifach n7seb l'vitesse dyal l'onde f l'ma ?

Chof l'masafa $d$ li qta3at l'onde.
Chof l'waqt $\Delta t$ li khdat.
Diri $v = d / \Delta t$ .

💡 À retenir : L'unité internationale est le mètre par seconde (m/s).

Chof l'masafa $d$ li qta3at l'onde.
Chof l'waqt $\Delta t$ li khdat.
Diri $v = d / \Delta t$.

💡 À retenir : L'unité internationale est le mètre par seconde (m/s).

Est-ce que la fréquence change quand l'onde passe d'un milieu à un autre ?

Non, la fréquence $f$ est imposée par la source et reste constante quel que soit le milieu traversé.

💡 À retenir : Seules la célérité $v$ et la longueur d'onde $\lambda$ changent lors d'un changement de milieu.

Non, la fréquence $f$ est imposée par la source et reste constante quel que soit le milieu traversé.

💡 À retenir : Seules la célérité $v$ et la longueur d'onde $\lambda$ changent lors d'un changement de milieu.

chhal hiya l'vitesse dyal daw f l'faragh ?

L'vitesse dyal daw f l'faragh (aw l'hawa) hiya $c = 3 \cdot 10^8 \, \text{m/s}$ .

💡 À retenir : C'est la vitesse maximale de propagation dans l'univers.

L'vitesse dyal daw f l'faragh (aw l'hawa) hiya $c = 3 \cdot 10^8 , \text{m/s}$.

💡 À retenir : C'est la vitesse maximale de propagation dans l'univers.

Quelle est la condition pour observer le phénomène de diffraction ?

La diffraction se produit si la largeur de l'ouverture $a$ est du même ordre de grandeur que la longueur d'onde $\lambda$ (c'est-à-dire $a \approx \lambda$ ).

💡 À retenir : Si $a \gg \lambda$ , la lumière se propage en ligne droite.

La diffraction se produit si la largeur de l'ouverture $a$ est du même ordre de grandeur que la longueur d'onde $\lambda$ (c'est-à-dire $a \approx \lambda$).

💡 À retenir : Si $a \gg \lambda$, la lumière se propage en ligne droite.

kifach n3ref wach l'onde toulia ola mosta3radia ?

Chofi itijah l'ihtizaz (l'mouwji3).
Chofi itijah l'intichar.
Ila kano 3amoudin, hiya mosta3radia. Ila kano mouwazin, hiya toulia.

💡 À retenir : Les ondes lumineuses sont toujours transversales.

La relation lambda = v cdot T est-elle toujours vraie ?

Oui, elle est valable pour toute onde périodique, qu'elle soit mécanique ou lumineuse.

💡 À retenir : $\lambda$ est la distance parcourue par l'onde pendant une période $T$ .

Oui, elle est valable pour toute onde périodique, qu'elle soit mécanique ou lumineuse.

💡 À retenir : $\lambda$ est la distance parcourue par l'onde pendant une période $T$.

Qu'est-ce qu'une onde mécanique progressive ?

C'est un phénomène de propagation d'une perturbation dans un milieu matériel, qui s'accompagne d'un transfert d'énergie sans transport de matière.

💡 À retenir : La matière oscille autour de sa position d'équilibre mais ne se déplace pas globalement.

Comment varie la longueur d'onde dans un milieu d'indice n ?

Dans un milieu d'indice $n$ , la longueur d'onde devient $\lambda_n = \frac{\lambda_0}{n}$ , où $\lambda_0$ est la longueur d'onde dans le vide.

💡 À retenir : Comme $n > 1$ , la longueur d'onde diminue dans le milieu matériel.

Dans un milieu d'indice $n$, la longueur d'onde devient $\lambda_n = \frac{\lambda_0}{n}$, où $\lambda_0$ est la longueur d'onde dans le vide.

💡 À retenir : Comme $n > 1$, la longueur d'onde diminue dans le milieu matériel.

Pourquoi dit-on que le milieu est dispersif ?

Un milieu est dit dispersif si la célérité de l'onde dépend de sa fréquence (ou de sa longueur d'onde).

💡 À retenir : Dans un milieu dispersif, les différentes couleurs (fréquences) ne se propagent pas à la même vitesse.

Est-ce que l'onde sonore est une onde lumineuse ?

Non, l'onde sonore est une onde mécanique (elle a besoin d'un milieu matériel), alors que l'onde lumineuse est électromagnétique (elle peut se propager dans le vide).

💡 À retenir : Le son ne se propage pas dans le vide.

Comment calculer l'écart angulaire theta ?

Pour une fente de largeur $a$ et une onde de longueur $\lambda$ , on utilise la relation $\theta = \frac{\lambda}{a}$ .

💡 À retenir : $\theta$ s'exprime en radians (rad).

Pour une fente de largeur $a$ et une onde de longueur $\lambda$, on utilise la relation $\theta = \frac{\lambda}{a}$.

💡 À retenir : $\theta$ s'exprime en radians (rad).

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

Un haut-parleur produit un son de fréquence $f = 440 \, \text{Hz}$ . La célérité du son dans l'air est $v = 340 \, \text{m/s}$ .

Calculer la longueur d'onde $\lambda$ du son.
Si on change le milieu et que la célérité devient $v' = 1500 \, \text{m/s}$ , quelle est la nouvelle longueur d'onde $\lambda'$ ?

Exercice 1

Un haut-parleur produit un son de fréquence $f = 440 , \text{Hz}$. La célérité du son dans l'air est $v = 340 , \text{m/s}$.

Calculer la longueur d'onde $\lambda$ du son.
Si on change le milieu et que la célérité devient $v' = 1500 , \text{m/s}$, quelle est la nouvelle longueur d'onde $\lambda'$ ?

Voir la correction détaillée : inscription gratuite

Exercice 2

Une onde mécanique se propage le long d'une corde avec une célérité $v = 20 \, \text{m/s}$ . Un point $M$ situé à $4 \, \text{m}$ de la source commence à vibrer à l'instant $t_M = 0,2 \, \text{s}$ .

Calculer le retard temporel $\tau$ du point $M$ par rapport à la source $S$ .
À quel instant la source $S$ a-t-elle commencé à vibrer ?

Exercice 2

Une onde mécanique se propage le long d'une corde avec une célérité $v = 20 , \text{m/s}$. Un point $M$ situé à $4 , \text{m}$ de la source commence à vibrer à l'instant $t_M = 0,2 , \text{s}$.

Calculer le retard temporel $\tau$ du point $M$ par rapport à la source $S$.
À quel instant la source $S$ a-t-elle commencé à vibrer ?

Voir la correction détaillée : inscription gratuite

Exercice 3

Un laser émet une radiation de longueur d'onde $\lambda = 633 \, \text{nm}$ dans l'air.

Calculer la fréquence $f$ de cette radiation. On donne $c = 3 \cdot 10^8 \, \text{m/s}$ .
Cette lumière traverse une lame de verre d'indice $n = 1,5$ . Quelle est sa nouvelle longueur d'onde $\lambda'$ ?

Exercice 3

Un laser émet une radiation de longueur d'onde $\lambda = 633 , \text{nm}$ dans l'air.

Calculer la fréquence $f$ de cette radiation. On donne $c = 3 \cdot 10^8 , \text{m/s}$.
Cette lumière traverse une lame de verre d'indice $n = 1,5$. Quelle est sa nouvelle longueur d'onde $\lambda'$ ?

Voir la correction détaillée : inscription gratuite

Un prof de Prépa concours Médecine pour aller plus loin

Les cours du soir avec des profs vérifiés arrivent : inscris-toi pour être prévenu(e) en premier.

Être prévenu(e) gratuitement

Autres chapitres de Prépa concours Médecine

Limites et continuité Dérivabilité et étude de fonctions Suites numériques Fonctions logarithmes et exponentielles Calcul intégral et équations différentielles Nombres complexes Géométrie dans l'espace Dénombrement et probabilités Transformations nucléaires Électricité : Dipôles RC, RL et RLC Transformations chimiques et état d'équilibre Évolution temporelle des transformations chimiques Chimie organique : Fonctions et réactivité Consommation de la matière organique et flux d'énergie Utilisation des matières organiques et inorganiques Information génétique et mécanismes d'expression Génétique des populations et génétique humaine Immunologie