Physique-Chimie · 2ème Année Bac — Sciences et Technologies Mécaniques

Les 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 progressive est le phénomène de propagation d'une perturbation dans un milieu matériel élastique, sans transport de matière, mais avec transport d'énergie.
Célérité : La vitesse de propagation $v$ dépend uniquement du milieu (élasticité, masse linéique, température). Elle est définie par $v = \frac{d}{\Delta t}$ , où $d$ est la distance parcourue et $\Delta t$ la durée.
Onde transversale : La direction de la perturbation est perpendiculaire à la direction de propagation (ex: corde).
Onde longitudinale : La direction de la perturbation est parallèle à la direction de propagation (ex: ressort, son).
Retard temporel : Si un point $M$ est atteint par l'onde à l'instant $t_M$ et un point $M'$ à l'instant $t_{M'}$ , le retard est $\tau = t_{M'} - t_M = \frac{MM'}{v}$ .
Élongation : L'élongation d'un point $M$ à l'instant $t$ est liée à celle de la source $S$ par : $y_M(t) = y_S(t - \tau)$ .

Méthodes à maîtriser

Calculer la célérité : Utiliser les données d'un chronogramme ou d'un enregistrement (distance entre deux points et retard temporel).
Déterminer le retard : Lire graphiquement l'écart entre deux signaux sur un oscilloscope ou un enregistrement.
Tracer l'aspect de la corde : Appliquer la relation $y_M(t) = y_S(t - \tau)$ pour représenter la position d'un point à un instant donné.

Exemples corrigés

Calcul de célérité : Une onde parcourt 2 m en 0,5 s. $v = 2 / 0,5 = 4 \text{ m.s}^{-1}$ .
Retard : Si $v = 2 \text{ m.s}^{-1}$ et $MM' = 0,5 \text{ m}$ , alors $\tau = 0,5 / 2 = 0,25 \text{ s}$ .

Erreurs fréquentes

Confondre la vitesse de l'onde (célérité) et la vitesse d'un point du milieu (qui oscille).
Oublier les unités du système international (mètres, secondes).
Croire que la matière se déplace avec l'onde (seule l'énergie se propage).

L'essentiel du cours

Définition : Une onde mécanique progressive est le phénomène de propagation d'une perturbation dans un milieu matériel élastique, sans transport de matière, mais avec transport d'énergie.
Célérité : La vitesse de propagation $v$ dépend uniquement du milieu (élasticité, masse linéique, température). Elle est définie par $v = \frac{d}{\Delta t}$, où $d$ est la distance parcourue et $\Delta t$ la durée.
Onde transversale : La direction de la perturbation est perpendiculaire à la direction de propagation (ex: corde).
Onde longitudinale : La direction de la perturbation est parallèle à la direction de propagation (ex: ressort, son).
Retard temporel : Si un point $M$ est atteint par l'onde à l'instant $t_M$ et un point $M'$ à l'instant $t_{M'}$, le retard est $\tau = t_{M'} - t_M = \frac{MM'}{v}$.
Élongation : L'élongation d'un point $M$ à l'instant $t$ est liée à celle de la source $S$ par : $y_M(t) = y_S(t - \tau)$.

Méthodes à maîtriser

Calculer la célérité : Utiliser les données d'un chronogramme ou d'un enregistrement (distance entre deux points et retard temporel).
Déterminer le retard : Lire graphiquement l'écart entre deux signaux sur un oscilloscope ou un enregistrement.
Tracer l'aspect de la corde : Appliquer la relation $y_M(t) = y_S(t - \tau)$ pour représenter la position d'un point à un instant donné.

Exemples corrigés

Calcul de célérité : Une onde parcourt 2 m en 0,5 s. $v = 2 / 0,5 = 4 \text{ m.s}^{-1}$.
Retard : Si $v = 2 \text{ m.s}^{-1}$ et $MM' = 0,5 \text{ m}$, alors $\tau = 0,5 / 2 = 0,25 \text{ s}$.

Erreurs fréquentes

Confondre la vitesse de l'onde (célérité) et la vitesse d'un point du milieu (qui oscille).
Oublier les unités du système international (mètres, secondes).
Croire que la matière se déplace avec l'onde (seule l'énergie se propage).

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

🎯 Les ondes mécaniques progressives

1/4

Quelle grandeur physique caractérise le milieu de propagation ?

❓ Questions fréquentes

10. Comment tracer l'aspect de la corde à un instant t ?

Utilise la relation $y_M(t) = y_S(t - \tau)$ .
Déplace le profil de la source vers la droite d'une distance $d = v \times t$ .
Attention : le point source est à l'origine.

💡 À retenir : L'onde est une "copie" retardée de la source.

Utilise la relation $y_M(t) = y_S(t - \tau)$.
Déplace le profil de la source vers la droite d'une distance $d = v \times t$.
Attention : le point source est à l'origine.

💡 À retenir : L'onde est une "copie" retardée de la source.

9. Est-ce que la célérité est la même pour tous les sons ?

Dans un milieu donné (ex: air à 20°C), la célérité du son est constante, quelle que soit la fréquence ou l'amplitude du son.

💡 À retenir : La célérité du son dépend du milieu (température, pression).

1. Est-ce que les molécules d'eau se déplacent jusqu'à la plage quand il y a une vague ?

Non, les molécules d'eau effectuent seulement un mouvement local de va-et-vient (oscillation). Seule la perturbation (l'énergie de la vague) se propage vers le rivage.

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

2. Wach l'onde mécanique katmcha f l'vide ?

Non, l'onde mécanique a besoin d'un milieu matériel (solide, liquide ou gaz) pour se propager. Dans le vide, il n'y a pas de molécules pour transmettre la perturbation.

💡 À retenir : Les ondes mécaniques ne se propagent pas dans le vide.

3. Comment savoir si une onde est transversale ou longitudinale ?

Regarde la direction de la déformation du milieu.
Si la déformation est perpendiculaire à la direction de propagation, elle est transversale (ex: corde).
Si elle est parallèle, elle est longitudinale (ex: ressort).

💡 À retenir : La direction de la perturbation définit le type d'onde.

4. Kifach n7seb l'retard temporel tau ila 3tani ghir l'graph ?

Identifie sur le graphe l'instant $t_S$ où la source commence à bouger.
Identifie l'instant $t_M$ où le point $M$ commence à bouger.
Calcule la différence : $\tau = t_M - t_S$ .

💡 À retenir : Le retard est l'écart temporel entre deux points pour un même état de mouvement.

Identifie sur le graphe l'instant $t_S$ où la source commence à bouger.
Identifie l'instant $t_M$ où le point $M$ commence à bouger.
Calcule la différence : $\tau = t_M - t_S$.

💡 À retenir : Le retard est l'écart temporel entre deux points pour un même état de mouvement.

5. La célérité change-t-elle si on change la tension de la corde ?

Oui, la célérité d'une onde le long d'une corde dépend de sa tension $F$ et de sa masse linéique $\mu$ ( $v = \sqrt{F/\mu}$ ). Plus la tension est grande, plus la célérité est élevée.

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

Oui, la célérité d'une onde le long d'une corde dépend de sa tension $F$ et de sa masse linéique $\mu$ ($v = \sqrt{F/\mu}$). Plus la tension est grande, plus la célérité est élevée.

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

6. Wach l'onde katbdel l'vitesse dyalha ila tbedlat l'amplitude ?

Non, l'amplitude de l'onde n'a aucun effet sur la célérité. La célérité est une caractéristique intrinsèque du milieu de propagation.

💡 À retenir : La célérité est indépendante de l'amplitude de la perturbation.

7. Pourquoi dit-on que l'onde est "progressive" ?

On dit qu'elle est progressive car elle se propage de proche en proche à partir de la source vers toutes les directions accessibles du milieu.

💡 À retenir : "Progressive" signifie qu'elle avance dans le temps et l'espace.

8. Quelle est la différence entre la période et le retard ?

La période $T$ est une durée liée à l'oscillation d'un point (temporelle). Le retard $\tau$ est la durée nécessaire à l'onde pour parcourir la distance entre deux points distincts.

💡 À retenir : Le retard dépend de la distance, la période dépend de la source.

La période $T$ est une durée liée à l'oscillation d'un point (temporelle). Le retard $\tau$ est la durée nécessaire à l'onde pour parcourir la distance entre deux points distincts.

💡 À retenir : Le retard dépend de la distance, la période dépend de la source.

11. Est-ce que l'onde s'arrête si le milieu est infini ?

Non, elle continue de se propager tant qu'il y a un milieu matériel, mais son amplitude peut diminuer à cause de l'amortissement (perte d'énergie par frottement).

💡 À retenir : L'amortissement réduit l'amplitude, pas la célérité.

12. Kifach n3ref wach l'onde 3ndha retard wla la ?

Dès qu'il y a une distance entre deux points sur le trajet de l'onde, il y a forcément un retard temporel car l'onde met du temps à parcourir cette distance.

💡 À retenir : $\tau = d/v$ . Si $d > 0$ , alors $\tau > 0$ .

Dès qu'il y a une distance entre deux points sur le trajet de l'onde, il y a forcément un retard temporel car l'onde met du temps à parcourir cette distance.

💡 À retenir : $\tau = d/v$. Si $d > 0$, alors $\tau > 0$.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

Une onde se propage le long d'une corde tendue avec une célérité $v = 2 \text{ m.s}^{-1}$ . À l'instant $t=0$ , la source $S$ commence à bouger.

Calculer le retard $\tau$ pour un point $M$ situé à $d = 4 \text{ m}$ de $S$ .
À quel instant $t_M$ le point $M$ commence-t-il à bouger ?

Exercice 1

Une onde se propage le long d'une corde tendue avec une célérité $v = 2 \text{ m.s}^{-1}$. À l'instant $t=0$, la source $S$ commence à bouger.

Calculer le retard $\tau$ pour un point $M$ situé à $d = 4 \text{ m}$ de $S$.
À quel instant $t_M$ le point $M$ commence-t-il à bouger ?

Voir la correction détaillée : inscription gratuite

Exercice 2

Un émetteur d'ultrasons et un récepteur sont placés dans l'air. La distance entre eux est $d = 34 \text{ cm}$ . Le signal reçu est décalé de $\tau = 1 \text{ ms}$ par rapport au signal émis.

Calculer la célérité du son dans ces conditions.
Si on augmente la distance $d$ , le retard $\tau$ augmente-t-il ? Justifier.

Exercice 2

Un émetteur d'ultrasons et un récepteur sont placés dans l'air. La distance entre eux est $d = 34 \text{ cm}$. Le signal reçu est décalé de $\tau = 1 \text{ ms}$ par rapport au signal émis.

Calculer la célérité du son dans ces conditions.
Si on augmente la distance $d$, le retard $\tau$ augmente-t-il ? Justifier.

Voir la correction détaillée : inscription gratuite

Exercice 3

Une onde transversale se propage sur une corde. Le graphe de la source $S$ est donné. La célérité est $v = 10 \text{ m.s}^{-1}$ .

Sachant que le point $M$ est à $20 \text{ m}$ de $S$ , exprimer $y_M(t)$ en fonction de $y_S(t)$ .
Tracer l'allure de la corde à $t = 3 \text{ s}$ si la perturbation est une impulsion rectangulaire de durée $1 \text{ s}$ et d'amplitude $2 \text{ cm}$ .

Exercice 3

Une onde transversale se propage sur une corde. Le graphe de la source $S$ est donné. La célérité est $v = 10 \text{ m.s}^{-1}$.

Sachant que le point $M$ est à $20 \text{ m}$ de $S$, exprimer $y_M(t)$ en fonction de $y_S(t)$.
Tracer l'allure de la corde à $t = 3 \text{ s}$ si la perturbation est une impulsion rectangulaire de durée $1 \text{ s}$ et d'amplitude $2 \text{ cm}$.

Voir la correction détaillée : inscription gratuite

Un prof de Physique-Chimie 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 Physique-Chimie

Les ondes mécaniques progressives périodiques La propagation des ondes lumineuses Le noyau (Masse et énergie)Le dipôle RC Le dipôle RL Les oscillations libres d'un circuit RLC Le suivi temporel d'une transformation chimique - La vitesse de réaction Les ondes électromagnétiques - Réception d'une onde électromagnétique Transformations chimiques s'effectuant dans les deux sens État d'équilibre d'un système chimique Évolution spontanée d'un système chimique Transformations liées aux réactions acide-base Sens d'évolution spontanée d'un groupe chimique Élaboration de stratégies de synthèse organique