Généralités sur les signaux et ondes mécaniques - TL
Classe:
Terminale
I. Signal
1. Exemple d'un signal mécanique non entretenu
Une corde élastique $AB$ est tendue.
On veut envoyer un message de $A$ vers $B.$
Pour cela, on soulève et descend rapidement l'extrémité $A$, puis on la ramène à sa position initiale.
Après un certain intervalle de temps, la personne en $B$ ressent la secousse produite en $A$ (schéma ci-dessous)
On dit qu'un signal s'est propagé le long de la corde
2. Définitions
Un signal est une déformation ou ébranlement de courte durée émise par une source et reçue par un récepteur.
$\bullet\ $La corde qui permet de transmettre le signal constitue le milieu de propagation
$\bullet\ $La personne en $A$ qui crée le signal s'appelle l' émetteur ou la source
$\bullet\ $La personne en $B$ est le récepteur du signal.
$\bullet\ $La direction et le sens dans lesquels le signal se déplace constituent la direction et le sens de propagation
II. Ondes mécaniques progressives
1. Observations
Lorsque l'on jette un caillou sur la surface parfaitement calme et plane de l'eau d'un lac, on crée une perturbation : une ou plusieurs petites vagues circulaires se forment, dont le diamètre grandit.
Cette perturbation se propage dans le milieu aquatique.
Au bout de quelques instants le calme revient, la perturbation est passée
Une perturbation qui se propage dans un milieu matériel s'appelle une onde mécanique
Cette perturbation peut modifier la position d'un objet lors de son passage : elle possède donc de l'énergie.
Ensuite, l'objet déplacé retourne à sa place initiale : l'onde ne le transporte pas avec elle.
Exemple
Le bateau bouge localement verticalement mais revient à sa position initiale après passage de l'onde
2. Définition
On appelle onde mécanique progressive le phénomène de propagation d'une perturbation (ou d'une déformation) dans un milieu élastique, sans transport de matière, mais avec transport d'énergie.
Exemples d'ondes progressives
Onde le long d'une corde
Ondes rectiligne,
Onde circulaire à la surface d'un liquide
Onde sonore
Remarque
Une onde est une série de signaux qui se suivent à des intervalles de temps réguliers
4. Propriétés des ondes mécaniques
4.1. Vitesse de propagation
4.1.1. Définition
La célérité ou vitesse de propagation d'une onde mécanique correspond à la vitesse à laquelle se propage une onde mécanique dans un milieu matériel donné.
4.1.2. Expression de la vitesse de propagation
Une perturbation, créée en un point source $S$, atteint le point $A$ de l'espace à la date $t_{A}$ et le point $B$ à la date $t_{B}$
Le décalage temporel entre ces instants est appelé retard et noté $\Delta t.$
Il s'exprime en seconde dans le système international.
Le retard $\Delta t$ est la durée nécessaire à l'onde progressive pour parcourir la distance $d$ entre $2$ points $A$ et $B$ du milieu de propagation : $\Delta t=t_{B}-t_{A}$
Pendant cette durée $\tau$, la perturbation a parcouru la distance $d.$
L'onde se propage alors à la célérité (vitesse de propagation) :$$\boxed{V=\dfrac{d}{\Delta t}}$$
$d$ en mètres $(m)$ ;
$\Delta t$ en secondes $(s)$ et
$V$ en mètres par secondes $\left(m\cdot s^{-1}\right)$
4.2.3. Propriétés
$\bullet\ $Dans un milieu homogène, la célérité est la même en tout point
$\bullet\ $Dans un milieu isotrope la célérité est la même dans toutes les directions.
La célérité d'une onde dépend du type d'onde et également du milieu de propagation.
Plus le milieu est rigide (difficile à déformer) plus la célérité est grande.
Dans un gaz, plus les particules du milieu sont légères, plus la célérité est grande.
Commentaires
Sara (non vérifié)
mar, 04/02/2024 - 18:17
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