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Physique · Prépa concours post-bac — IAV & ENA Meknès

Ondes mécaniques progressives

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 mécanique est le phénomène de propagation d'une perturbation dans un milieu matériel sans transport de matière.
  • Célérité : $v = \frac{d}{\Delta t}$, où $d$ est la distance parcourue et $\Delta t$ la durée.
  • Retard temporel : Le point $M$ situé à une distance $d$ de la source $S$ subit la même perturbation que $S$ avec un retard $\tau = \frac{d}{v}$. L'élongation est $y_M(t) = y_S(t - \tau)$.
  • Milieu dispersif : Un milieu est dispersif si la célérité de l'onde dépend de sa fréquence (ou de sa période).

Méthodes à maîtriser

  • Calculer la célérité : Identifier la distance entre deux points et le temps mis par l'onde pour parcourir cette distance.
  • Tracer l'élongation : Savoir décaler un signal temporel vers la droite pour représenter un point situé à une distance $d$ de la source.
  • Vérifier la dispersion : Comparer les célérités pour différentes fréquences.

Exemples corrigés

  • Calcul de retard : Si $v = 20 , m/s$ et $d = 5 , m$, alors $\tau = 5/20 = 0,25 , s$.
  • Relation point-source : $y_M(t) = y_S(t - 0,25)$.

Erreurs fréquentes

  • Confondre la vitesse de l'onde avec la vitesse d'un point du milieu (qui est nulle en moyenne).
  • Oublier que le milieu est dispersif si la célérité change avec la fréquence.
  • Mauvaise conversion des unités (toujours utiliser le mètre et la seconde).

🌉 Jisr : les mots du chapitre FR ⇄ AR

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Défi flash : 4 questions

Sans compte

🎯 Ondes mécaniques progressives

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Une onde mécanique peut se propager dans le vide.

❓ Questions fréquentes

Chno hiya l'farq bin mouja toulia o mouja mosta3rada ?
  1. Dans une onde transversale, la direction de la perturbation est perpendiculaire à la direction de propagation (ex: corde).
  2. Dans une onde longitudinale, la direction de la perturbation est parallèle à la direction de propagation (ex: ressort, son).

💡 À retenir : Regarde toujours l'axe de vibration par rapport à l'axe de déplacement.

Kifach n7seb l'vitesse ila 3tani l'moubi3an (graphe) ?
  1. Identifie le temps $t_1$ où l'onde atteint le point $M_1$.
  2. Identifie le temps $t_2$ où l'onde atteint le point $M_2$.
  3. Mesure la distance $d = M_1M_2$.
  4. Utilise la formule $v = \frac{d}{t_2 - t_1}$.

💡 À retenir : La célérité est le rapport de la distance sur la durée du trajet.

Wash l'mouja katnql l'mada ?

Non, une onde mécanique transporte de l'énergie mais ne transporte pas de matière. Les points du milieu oscillent autour de leur position d'équilibre sans se déplacer globalement.

💡 À retenir : L'onde est un transfert d'énergie, pas de matière.

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

Non, dans un milieu non dispersif, la célérité dépend uniquement des propriétés du milieu (élasticité, masse linéique, température).

💡 À retenir : L'amplitude n'influence pas la vitesse de propagation.

Comment déterminer le retard temporel sur un oscillogramme ?

Il faut mesurer l'écart horizontal entre deux points homologues (par exemple deux crêtes successives) sur les deux courbes représentant les élongations des deux points.

💡 À retenir : $\tau = t_{M2} - t_{M1}$.

Qu'est-ce qu'un milieu dispersif ?

C'est un milieu où la célérité de l'onde dépend de sa fréquence. Si tu changes la fréquence, la vitesse change.

💡 À retenir : Dispersion = dépendance à la fréquence.

Est-ce que la célérité d'une onde sur une corde dépend de la tension ?

Oui, pour une corde, $v = \sqrt{\frac{F}{\mu}}$ où $F$ est la tension et $\mu$ la masse linéique. (à vérifier par le professeur).

💡 À retenir : Plus la corde est tendue, plus l'onde va vite.

Comment savoir si une onde est mécanique ?

Une onde est mécanique si elle nécessite un support matériel pour se propager (contrairement aux ondes électromagnétiques qui se propagent dans le vide).

💡 À retenir : Pas de matière = pas d'onde mécanique.

Est-ce que la forme de l'onde change pendant la propagation ?

Dans un milieu non dispersif et sans amortissement, la forme de l'onde reste identique. Sinon, elle peut s'étaler ou s'amortir.

💡 À retenir : La forme se conserve si le milieu est idéal.

Pourquoi l'onde s'amortit-elle ?

À cause des frottements internes du milieu qui dissipent l'énergie sous forme de chaleur.

💡 À retenir : L'amortissement est une perte d'énergie.

Est-ce que la célérité change si on change le milieu ?

Oui, la célérité est une caractéristique intrinsèque du milieu. Par exemple, le son va plus vite dans l'acier que dans l'air.

💡 À retenir : La vitesse dépend du milieu.

Comment tracer l'onde à un instant t ?

Il faut déplacer le profil de l'onde d'une distance $d = v \times t$ dans le sens de la propagation.

💡 À retenir : $x' = x + vt$.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

Une onde se propage le long d'une corde avec une célérité $v = 5 , m/s$. Un point $M$ est situé à $2 , m$ de la source $S$.

  1. Calculer le retard temporel $\tau$.
  2. Si $y_S(t) = A \sin(10\pi t)$, donner l'expression de $y_M(t)$.
Voir la correction détaillée : inscription gratuite

Exercice 2

Deux microphones sont distants de $d = 1,7 , m$. Une onde sonore met $\Delta t = 5 , ms$ pour aller du premier au second.

  1. Calculer la célérité du son.
  2. Le milieu est-il dispersif ? Justifier.
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Exercice 3

Une onde transversale se propage sur une corde. À $t=0$, le front d'onde est à $x=0$. À $t=0,5 , s$, il est à $x=2 , m$.

  1. Déterminer la célérité.
  2. Écrire l'équation de l'élongation d'un point $M$ situé à $x_M$ en fonction de la source.
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