Physique · Prépa concours post-bac — CPGE (dossier & entretien)

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 : La vitesse de propagation est donnée par $v = \frac{d}{\Delta t}$ , où $d$ est la distance parcourue et $\Delta t$ la durée. Elle dépend uniquement des propriétés du milieu (élasticité et inertie).
Retard temporel : Si une onde part de $S$ vers $M$ , l'élongation de $M$ à l'instant $t$ est identique à celle de $S$ à l'instant $t - \tau$ : $y_M(t) = y_S(t - \tau)$ .
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 $v$ à partir d'un chronogramme ou d'un oscillogramme.
Déterminer le retard temporel $\tau$ par lecture graphique.
Vérifier si un milieu est dispersif en comparant les vitesses pour différentes fréquences.

Exemples corrigés

Calcul de vitesse : Si une onde parcourt 2 m en 0,1 s, alors $v = 2 / 0,1 = 20 \, \text{m/s}$ .
Relation de retard : Si $\tau = 0,02 \, \text{s}$ et $v = 10 \, \text{m/s}$ , alors la distance $SM = v \cdot \tau = 10 \times 0,02 = 0,2 \, \text{m}$ .

Erreurs fréquentes

Confondre le déplacement de l'onde avec le déplacement de la matière (les points du milieu oscillent sur place).
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 mécanique est le phénomène de propagation d'une perturbation dans un milieu matériel sans transport de matière.
Célérité : La vitesse de propagation est donnée par $v = \frac{d}{\Delta t}$, où $d$ est la distance parcourue et $\Delta t$ la durée. Elle dépend uniquement des propriétés du milieu (élasticité et inertie).
Retard temporel : Si une onde part de $S$ vers $M$, l'élongation de $M$ à l'instant $t$ est identique à celle de $S$ à l'instant $t - \tau$ : $y_M(t) = y_S(t - \tau)$.
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 $v$ à partir d'un chronogramme ou d'un oscillogramme.
Déterminer le retard temporel $\tau$ par lecture graphique.
Vérifier si un milieu est dispersif en comparant les vitesses pour différentes fréquences.

Exemples corrigés

Calcul de vitesse : Si une onde parcourt 2 m en 0,1 s, alors $v = 2 / 0,1 = 20 , \text{m/s}$.
Relation de retard : Si $\tau = 0,02 , \text{s}$ et $v = 10 , \text{m/s}$, alors la distance $SM = v \cdot \tau = 10 \times 0,02 = 0,2 , \text{m}$.

Erreurs fréquentes

Confondre le déplacement de l'onde avec le déplacement de la matière (les points du milieu oscillent sur place).
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

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Laquelle de ces propositions définit une onde mécanique ?

❓ Questions fréquentes

Est-ce que l'amplitude de l'onde diminue avec la distance ?

Oui, dans la réalité, il y a toujours une atténuation due à l'absorption d'énergie par le milieu, donc l'amplitude diminue au cours de la propagation.

💡 À retenir : L'atténuation est réelle.

Quelle est l'unité de la célérité dans le système international ?

L'unité de la célérité est le mètre par seconde ( $m/s$ ).

💡 À retenir : $v$ en $m/s$ .

L'unité de la célérité est le mètre par seconde ($m/s$).

💡 À retenir : $v$ en $m/s$.

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

Non, pour les ondes mécaniques classiques, la célérité est indépendante de l'amplitude de la perturbation.

💡 À retenir : $v$ ne dépend pas de $A$ .

Non, pour les ondes mécaniques classiques, la célérité est indépendante de l'amplitude de la perturbation.

💡 À retenir : $v$ ne dépend pas de $A$.

Pourquoi la célérité change-t-elle dans un milieu dispersif ?

Dans un milieu dispersif, la célérité dépend de la fréquence de l'onde. Si on change la fréquence de la source, la vitesse de propagation dans ce milieu change.

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

Dans un milieu dispersif, la célérité dépend de la fréquence de l'onde. Si on change la fréquence de la source, la vitesse de propagation dans ce milieu change.

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

Ila tzadat l'massafa, wach l'vitesse katzed ?

Non, la vitesse est constante pour un milieu donné. Si la distance augmente, le temps de parcours augmente proportionnellement, mais le rapport $v = d/t$ reste constant.

💡 À retenir : $v$ est indépendante de $d$ et $t$ .

Non, la vitesse est constante pour un milieu donné. Si la distance augmente, le temps de parcours augmente proportionnellement, mais le rapport $v = d/t$ reste constant.

💡 À retenir : $v$ est indépendante de $d$ et $t$.

Est-ce que le retard temporel tau peut être négatif ?

Non, le retard temporel $\tau$ est une durée physique positive. Il représente le temps nécessaire pour que la perturbation atteigne un point après avoir quitté la source.

💡 À retenir : $\tau > 0$ toujours.

Non, le retard temporel $\tau$ est une durée physique positive. Il représente le temps nécessaire pour que la perturbation atteigne un point après avoir quitté la source.

💡 À retenir : $\tau > 0$ toujours.

Wach l'mowja katmchi b nafs sora ila tbedlat l'wassat ?

Non, la célérité dépend des propriétés du milieu. Si le milieu change (par exemple, passage de l'air à l'eau), la célérité change car l'élasticité et l'inertie du milieu sont différentes.

💡 À retenir : Milieu différent = vitesse différente.

Comment identifier un milieu dispersif expérimentalement ?

Il faut mesurer la célérité de deux ondes de fréquences différentes dans le même milieu. Si les célérités sont différentes, le milieu est dispersif.

💡 À retenir : Comparer $v_1$ et $v_2$ pour $f_1 \neq f_2$ .

Il faut mesurer la célérité de deux ondes de fréquences différentes dans le même milieu. Si les célérités sont différentes, le milieu est dispersif.

💡 À retenir : Comparer $v_1$ et $v_2$ pour $f_1 \neq f_2$.

Est-ce que la matière se déplace avec l'onde ?

Non, une onde mécanique transporte de l'énergie mais pas de matière. Les points du milieu de propagation effectuent un mouvement oscillatoire autour de leur position d'équilibre, mais ils ne se déplacent pas avec l'onde.

💡 À retenir : L'onde transporte de l'énergie, pas de la matière.

Kifach n7seb l'vitesse ila 3tani ghir l'graphique ?

حدد المسافة $d$ بين نقطتين (مثلاً $S$ و $M$ ) من المعطيات أو الرسم.
حدد التأخر الزمني $\tau$ من خلال قراءة الفرق بين لحظتي وصول الموجة للنقطتين على محور الزمن.
طبق العلاقة $v = \frac{d}{\tau}$ .

💡 À retenir : $v = d / \tau$ هي القاعدة الأساسية.

حدد المسافة $d$ بين نقطتين (مثلاً $S$ و $M$) من المعطيات أو الرسم.
حدد التأخر الزمني $\tau$ من خلال قراءة الفرق بين لحظتي وصول الموجة للنقطتين على محور الزمن.
طبق العلاقة $v = \frac{d}{\tau}$.

💡 À retenir : $v = d / \tau$ هي القاعدة الأساسية.

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

Non, la célérité d'une onde mécanique dépend uniquement des caractéristiques du milieu de propagation (élasticité, masse volumique, tension, etc.), et non de la forme de la perturbation.

💡 À retenir : La célérité est une propriété du milieu.

Chno hiya l'farq bin mowja toulia o mowja mosta3rada ?

الموجة المستعرضة: اتجاه التشويه عمودي على اتجاه الانتشار (مثل الحبل).
الموجة الطولية: اتجاه التشويه موازي لاتجاه الانتشار (مثل النابض أو الصوت).

💡 À retenir : اتجاه التشويه هو اللي كيحدد النوع.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

Une onde se propage le long d'une corde tendue. Le front d'onde atteint le point $M$ situé à $2 \, m$ de la source $S$ à l'instant $t_M = 0,5 \, s$ . Calculer la célérité de l'onde.

Exercice 1

Une onde se propage le long d'une corde tendue. Le front d'onde atteint le point $M$ situé à $2 , m$ de la source $S$ à l'instant $t_M = 0,5 , s$. Calculer la célérité de l'onde.

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Exercice 2

Un point $M$ est situé à une distance $d = 1,5 \, m$ de la source $S$ . Le retard temporel est $\tau = 0,3 \, s$ . 1) Calculer la célérité $v$ . 2) Si on double la distance, que devient le retard temporel ?

Exercice 2

Un point $M$ est situé à une distance $d = 1,5 , m$ de la source $S$. Le retard temporel est $\tau = 0,3 , s$. 1) Calculer la célérité $v$. 2) Si on double la distance, que devient le retard temporel ?

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Exercice 3

Une onde se propage dans un milieu. On mesure la célérité pour deux fréquences : $f_1 = 100 \, Hz \Rightarrow v_1 = 340 \, m/s$ et $f_2 = 200 \, Hz \Rightarrow v_2 = 350 \, m/s$ . Le milieu est-il dispersif ? Justifier.

Exercice 3

Une onde se propage dans un milieu. On mesure la célérité pour deux fréquences : $f_1 = 100 , Hz \Rightarrow v_1 = 340 , m/s$ et $f_2 = 200 , Hz \Rightarrow v_2 = 350 , m/s$. Le milieu est-il dispersif ? Justifier.

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