Physique · Paramédical (ISPITS) — Soins infirmiers

Ondes mécaniques progressives périodiques

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

Définition : Une onde est dite périodique si la perturbation se reproduit identique à elle-même à intervalles de temps égaux.
Périodicité temporelle ( $T$ ) : C'est la plus petite durée au bout de laquelle un point du milieu retrouve le même état de vibration. $T$ s'exprime en seconde (s).
Fréquence ( $f$ ) : $f = \frac{1}{T}$ (en Hertz, Hz).
Périodicité spatiale ( $\lambda$ ) : C'est la distance parcourue par l'onde pendant une période $T$ . $\lambda = v \cdot T = \frac{v}{f}$ .
Relation de célérité : $v = \lambda \cdot f = \frac{\lambda}{T}$ .
Milieu dispersif : Un milieu est dispersif si la célérité de l'onde dépend de sa fréquence.

Méthodes à maîtriser

Lire un graphe : Savoir identifier $T$ sur un graphe $y=f(t)$ et $\lambda$ sur un graphe $y=f(x)$ .
Calculer le retard temporel : $\tau = \frac{d}{v}$ .
Déterminer la phase : Deux points sont en phase si leur distance est un multiple de $\lambda$ ( $d = k \cdot \lambda$ ).

Exemples corrigés

Calcul de $v$ : Si $\lambda = 0,5\text{ m}$ et $f = 100\text{ Hz}$ , alors $v = 0,5 \times 100 = 50\text{ m/s}$ .
Comparaison de points : Si $d = 1,5\lambda$ , les points sont en opposition de phase.

Erreurs fréquentes

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

L'essentiel du cours

Définition : Une onde est dite périodique si la perturbation se reproduit identique à elle-même à intervalles de temps égaux.
Périodicité temporelle ($T$) : C'est la plus petite durée au bout de laquelle un point du milieu retrouve le même état de vibration. $T$ s'exprime en seconde (s).
Fréquence ($f$) : $f = \frac{1}{T}$ (en Hertz, Hz).
Périodicité spatiale ($\lambda$) : C'est la distance parcourue par l'onde pendant une période $T$. $\lambda = v \cdot T = \frac{v}{f}$.
Relation de célérité : $v = \lambda \cdot f = \frac{\lambda}{T}$.
Milieu dispersif : Un milieu est dispersif si la célérité de l'onde dépend de sa fréquence.

Méthodes à maîtriser

Lire un graphe : Savoir identifier $T$ sur un graphe $y=f(t)$ et $\lambda$ sur un graphe $y=f(x)$.
Calculer le retard temporel : $\tau = \frac{d}{v}$.
Déterminer la phase : Deux points sont en phase si leur distance est un multiple de $\lambda$ ($d = k \cdot \lambda$).

Exemples corrigés

Calcul de $v$ : Si $\lambda = 0,5\text{ m}$ et $f = 100\text{ Hz}$, alors $v = 0,5 \times 100 = 50\text{ m/s}$.
Comparaison de points : Si $d = 1,5\lambda$, les points sont en opposition de phase.

Erreurs fréquentes

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

🌉 Jisr : les mots du chapitre FR ⇄ AR

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🎯 Ondes mécaniques progressives périodiques

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La relation entre la période $T$ et la fréquence $f$ est :

❓ Questions fréquentes

C'est quoi la différence entre onde progressive et périodique ?

Une onde progressive est une perturbation qui se propage dans un milieu.
Une onde est dite périodique si cette perturbation se répète à l'identique à intervalles de temps réguliers.

💡 À retenir : Toute onde périodique est progressive, mais une onde progressive n'est pas forcément périodique (ex: une impulsion unique).

kifach n7seb l'frequence ila 3tani l'graphe dyal y(t) ?

Chouf l'graphe dyal $y(t)$ (l'i7tizaz b'nisba l'waqt).
7seb l'mouda $T$ bin jouj qim qouswa (max) mtab3in.
St3ml l'3alaqa $f = 1/T$ .

💡 À retenir : $T$ khasha tkoun b'sanya (s) bach $f$ tkhrej b'Hertz (Hz).

Chouf l'graphe dyal $y(t)$ (l'i7tizaz b'nisba l'waqt).
7seb l'mouda $T$ bin jouj qim qouswa (max) mtab3in.
St3ml l'3alaqa $f = 1/T$.

💡 À retenir : $T$ khasha tkoun b'sanya (s) bach $f$ tkhrej b'Hertz (Hz).

Est-ce que la célérité change si on change la fréquence ?

Cela dépend du milieu :

Dans un milieu non dispersif (ex: ondes sonores dans l'air), la célérité est constante, peu importe la fréquence.
Dans un milieu dispersif (ex: ondes à la surface de l'eau), la célérité change si la fréquence change.

💡 À retenir : La célérité dépend uniquement des propriétés du milieu de propagation.

chhal hiya l'3alaqa bin l'mouja w l'mouja li moraha ?

L'mouja li moraha katji f nafs l'waqt $T$ (l'mouda). L'mouja li moraha katqta3 l'mouda $\lambda$ (l'mouja).

💡 À retenir : $\lambda = v \cdot T$ .

L'mouja li moraha katji f nafs l'waqt $T$ (l'mouda). L'mouja li moraha katqta3 l'mouda $\lambda$ (l'mouja).

💡 À retenir : $\lambda = v \cdot T$.

Comment savoir si deux points vibrent en phase ?

Deux points $M$ et $N$ vibrent en phase si la distance $d = MN$ est un multiple entier de la longueur d'onde : $d = k \cdot \lambda$ avec $k \in \mathbb{N}^*$ .

💡 À retenir : En phase, ils ont le même mouvement au même instant.

Deux points $M$ et $N$ vibrent en phase si la distance $d = MN$ est un multiple entier de la longueur d'onde : $d = k \cdot \lambda$ avec $k \in \mathbb{N}^*$.

💡 À retenir : En phase, ils ont le même mouvement au même instant.

kifach n3ref wach l'milieu moubaddid (dispersif) wla la ?

Ila kanti f l'mouja 3la sath l'ma, l'milieu moubaddid (v katghayr).
Ila kanti f l'mouja sotiya (son), l'milieu machi moubaddid (v tabta).

💡 À retenir : Milieu dispersif = $v$ dépend de $f$ .

Ila kanti f l'mouja 3la sath l'ma, l'milieu moubaddid (v katghayr).
Ila kanti f l'mouja sotiya (son), l'milieu machi moubaddid (v tabta).

💡 À retenir : Milieu dispersif = $v$ dépend de $f$.

Pourquoi la longueur d'onde est-elle une distance ?

La longueur d'onde est la distance parcourue par l'onde pendant une période temporelle $T$ . Elle représente la répétition spatiale de l'onde.

💡 À retenir : $\lambda$ se mesure en mètres (m).

La longueur d'onde est la distance parcourue par l'onde pendant une période temporelle $T$. Elle représente la répétition spatiale de l'onde.

💡 À retenir : $\lambda$ se mesure en mètres (m).

Est-ce que la célérité dépend de l'amplitude ?

Non, dans les milieux étudiés au programme, la célérité ne dépend pas de l'amplitude de la perturbation.

💡 À retenir : La célérité dépend du milieu (nature, température, profondeur).

C'est quoi un milieu dispersif ?

C'est un milieu où la vitesse de propagation d'une onde dépend de sa fréquence (ou de sa période).

💡 À retenir : Si $v$ change quand $f$ change, le milieu est dispersif.

C'est un milieu où la vitesse de propagation d'une onde dépend de sa fréquence (ou de sa période).

💡 À retenir : Si $v$ change quand $f$ change, le milieu est dispersif.

Comment calculer le retard temporel tau ?

Identifie la distance $d$ entre la source $S$ et le point $M$ .
Utilise la formule $\tau = \frac{d}{v}$ .

💡 À retenir : $\tau$ est le temps mis par l'onde pour aller de $S$ à $M$ .

Identifie la distance $d$ entre la source $S$ et le point $M$.
Utilise la formule $\tau = \frac{d}{v}$.

💡 À retenir : $\tau$ est le temps mis par l'onde pour aller de $S$ à $M$.

kifach n3ref l'mouja wach toulia wla mosta3rid ?

Onde transversale : la direction de la déformation est perpendiculaire à la direction de propagation (ex: corde).
Onde longitudinale : la déformation est parallèle à la direction de propagation (ex: ressort, son).

💡 À retenir : Regarde le mouvement des points par rapport à la propagation.

Quelle est l'unité de la célérité ?

La célérité $v$ s'exprime en mètres par seconde (m/s).

💡 À retenir : Toujours vérifier que $d$ est en mètres et $t$ en secondes.

La célérité $v$ s'exprime en mètres par seconde (m/s).

💡 À retenir : Toujours vérifier que $d$ est en mètres et $t$ en secondes.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

Une onde périodique se propage le long d'une corde avec une fréquence $f = 50\text{ Hz}$ . La distance entre deux crêtes successives est $d = 20\text{ cm}$ .

Définir la longueur d'onde $\lambda$ .
Calculer la célérité $v$ de l'onde.
Calculer le retard temporel $\tau$ d'un point $M$ situé à $1\text{ m}$ de la source.

Exercice 1

Une onde périodique se propage le long d'une corde avec une fréquence $f = 50\text{ Hz}$. La distance entre deux crêtes successives est $d = 20\text{ cm}$.

Définir la longueur d'onde $\lambda$.
Calculer la célérité $v$ de l'onde.
Calculer le retard temporel $\tau$ d'un point $M$ situé à $1\text{ m}$ de la source.

Voir la correction détaillée : inscription gratuite

Exercice 2

Un haut-parleur émet 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 $\lambda$ .
Deux points $M$ et $N$ sont distants de $d = 1,5\text{ m}$ . Sont-ils en phase ? Justifier.

Exercice 2

Un haut-parleur émet 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 $\lambda$.
Deux points $M$ et $N$ sont distants de $d = 1,5\text{ m}$. Sont-ils en phase ? Justifier.

Voir la correction détaillée : inscription gratuite

Exercice 3

Une onde à la surface de l'eau a une période $T = 0,2\text{ s}$ . La distance entre 5 crêtes successives est $L = 80\text{ cm}$ .

Calculer la longueur d'onde $\lambda$ .
Calculer la célérité $v$ .

Exercice 3

Une onde à la surface de l'eau a une période $T = 0,2\text{ s}$. La distance entre 5 crêtes successives est $L = 80\text{ cm}$.

Calculer la longueur d'onde $\lambda$.
Calculer la célérité $v$.

Voir la correction détaillée : inscription gratuite

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