Physique-Chimie · 2ème Année Bac — SVT

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 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 et $\Delta t$ la durée.
Retard temporel : $\tau = \frac{MM'}{v}$ . Le point $M'$ reproduit le mouvement du point $M$ avec un retard $\tau$ .
Relation entre élongations : $y_{M'}(t) = y_M(t - \tau)$ .
Milieu dispersif : Un milieu est dispersif si la célérité de l'onde dépend de sa fréquence (ou de sa forme).

Méthodes à maîtriser

Lire graphiquement la distance parcourue par l'onde sur un axe.
Calculer le retard temporel à partir de deux points donnés sur un schéma.
Tracer l'aspect d'une corde à un instant $t$ donné.

Exemples corrigés

Calcul de célérité : Une onde parcourt 2m en 0,1s. $v = 2 / 0,1 = 20 \, m/s$ .
Retard : Si $v = 10 \, m/s$ et $MM' = 5 \, m$ , alors $\tau = 5/10 = 0,5 \, s$ .

Erreurs fréquentes

Confondre la vitesse de l'onde (célérité) avec la vitesse d'un point du milieu.
Oublier que l'onde ne transporte pas de matière, seulement de l'énergie.
Se tromper dans le signe du retard temporel : $M'$ est en retard sur $M$ , donc $t - \tau$ .

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 et $\Delta t$ la durée.
Retard temporel : $\tau = \frac{MM'}{v}$. Le point $M'$ reproduit le mouvement du point $M$ avec un retard $\tau$.
Relation entre élongations : $y_{M'}(t) = y_M(t - \tau)$.
Milieu dispersif : Un milieu est dispersif si la célérité de l'onde dépend de sa fréquence (ou de sa forme).

Méthodes à maîtriser

Lire graphiquement la distance parcourue par l'onde sur un axe.
Calculer le retard temporel à partir de deux points donnés sur un schéma.
Tracer l'aspect d'une corde à un instant $t$ donné.

Exemples corrigés

Calcul de célérité : Une onde parcourt 2m en 0,1s. $v = 2 / 0,1 = 20 , m/s$.
Retard : Si $v = 10 , m/s$ et $MM' = 5 , m$, alors $\tau = 5/10 = 0,5 , s$.

Erreurs fréquentes

Confondre la vitesse de l'onde (célérité) avec la vitesse d'un point du milieu.
Oublier que l'onde ne transporte pas de matière, seulement de l'énergie.
Se tromper dans le signe du retard temporel : $M'$ est en retard sur $M$, donc $t - \tau$.

🌉 Jisr : les mots du chapitre FR ⇄ AR

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🎯 Les ondes mécaniques progressives

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Une onde mécanique transporte :

❓ Questions fréquentes

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

Non, l'onde mécanique transporte uniquement de l'énergie. Les points du milieu de propagation oscillent autour de leur position d'équilibre mais ne se déplacent pas avec l'onde.

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

Kifach n7seb l'vitesse ila 3touni l'ghraf dyal l'istitala?

Chouf l'wa9t li fih bdat l'mawja f l'no9ta l'oula ( $t_1$ ).
Chouf l'wa9t li fih bdat f l'no9ta tanya ( $t_2$ ).
L'retard $\tau = t_2 - t_1$ .
Diri $v = d / \tau$ (d hiya l'masafa bin l'no9tatin).

💡 À retenir : $v = d / \tau$ .

Chouf l'wa9t li fih bdat l'mawja f l'no9ta l'oula ($t_1$).
Chouf l'wa9t li fih bdat f l'no9ta tanya ($t_2$).
L'retard $\tau = t_2 - t_1$.
Diri $v = d / \tau$ (d hiya l'masafa bin l'no9tatin).

💡 À retenir : $v = d / \tau$.

Quelle est la différence entre onde transversale et longitudinale ?

Transversale : La direction de la déformation est perpendiculaire à la direction de propagation (ex: corde).
Longitudinale : La direction de la déformation est parallèle à la direction de propagation (ex: ressort).

💡 À retenir : Perpendiculaire = Transversale / Parallèle = Longitudinale.

Chno hiya l'mawja l'moubadida (dispersive) ?

Hiya l'wasat li fih s'sor3a dyal l'mawja katbdel ila tbedlat l'frequence (tarraddod) dyal l'ihtizaz.

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

Hiya l'wasat li fih s'sor3a dyal l'mawja katbdel ila tbedlat l'frequence (tarraddod) dyal l'ihtizaz.

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

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

Dans les milieux non dispersifs et pour les ondes mécaniques classiques (corde, ressort), la célérité ne dépend pas de l'amplitude de la perturbation.

💡 À retenir : L'amplitude ne change pas la vitesse.

Kifach nrssem l'mawja f lahda t' ?

Chofi l'mawja f lahda t (li 3ndk).
T' > t : l'mawja tzedat f l'masafa (t' - t) * v.
T' < t : l'mawja rj3at l'lor b (t - t') * v.

💡 À retenir : $d = v \times \Delta t$ .

Chofi l'mawja f lahda t (li 3ndk).
T' > t : l'mawja tzedat f l'masafa (t' - t) * v.
T' < t : l'mawja rj3at l'lor b (t - t') * v.

💡 À retenir : $d = v \times \Delta t$.

Pourquoi la célérité change-t-elle si on change de milieu ?

La célérité dépend des propriétés physiques du milieu (masse linéique, tension pour une corde, densité pour un gaz).

💡 À retenir : $v$ dépend du milieu.

La célérité dépend des propriétés physiques du milieu (masse linéique, tension pour une corde, densité pour un gaz).

💡 À retenir : $v$ dépend du milieu.

Est-ce que le retard temporel peut être négatif ?

Non, le retard temporel $\tau$ est toujours positif car il représente une durée physique entre deux événements.

💡 À retenir : $\tau > 0$ .

Non, le retard temporel $\tau$ est toujours positif car il représente une durée physique entre deux événements.

💡 À retenir : $\tau > 0$.

Comment savoir si un milieu est dispersif ?

Si on envoie deux ondes de fréquences différentes et qu'elles n'ont pas la même vitesse, le milieu est dispersif.

💡 À retenir : $v$ dépend de $f$ .

Si on envoie deux ondes de fréquences différentes et qu'elles n'ont pas la même vitesse, le milieu est dispersif.

💡 À retenir : $v$ dépend de $f$.

Est-ce que l'onde s'arrête après avoir parcouru une distance ?

Non, elle continue de se propager tant que le milieu est homogène et qu'il n'y a pas d'amortissement important.

💡 À retenir : Propagation continue.

L'onde mécanique a-t-elle besoin d'un support ?

Oui, contrairement aux ondes électromagnétiques, les ondes mécaniques nécessitent un milieu matériel (solide, liquide ou gaz) pour se propager.

💡 À retenir : Milieu matériel obligatoire.

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.

💡 À retenir : Forme conservée si milieu non dispersif.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

Une onde se propage le long d'une corde tendue avec une célérité $v = 2 \, m/s$ . À l'instant $t=0$ , une perturbation est créée à l'extrémité $S$ .

Calculer le retard temporel d'un point $M$ situé à $d = 4 \, m$ de $S$ .
Écrire la relation entre l'élongation de $M$ et celle de $S$ .

Exercice 1

Une onde se propage le long d'une corde tendue avec une célérité $v = 2 , m/s$. À l'instant $t=0$, une perturbation est créée à l'extrémité $S$.

Calculer le retard temporel d'un point $M$ situé à $d = 4 , m$ de $S$.
Écrire la relation entre l'élongation de $M$ et celle de $S$.

Voir la correction détaillée : inscription gratuite

Exercice 2

Un ressort est étiré. Une onde longitudinale se propage. On mesure le temps pour que l'onde parcourt 10m : $\Delta t = 0,5 \, s$ .

Calculer la célérité.
Si on double la tension du ressort, la célérité augmente. Le milieu est-il dispersif ?

Exercice 2

Un ressort est étiré. Une onde longitudinale se propage. On mesure le temps pour que l'onde parcourt 10m : $\Delta t = 0,5 , s$.

Calculer la célérité.
Si on double la tension du ressort, la célérité augmente. Le milieu est-il dispersif ?

Voir la correction détaillée : inscription gratuite

Exercice 3

Une onde se propage sur une corde. On donne $y_S(t) = A \sin(10\pi t)$ . La célérité est $v = 5 \, m/s$ .

Déterminer le retard du point $M$ situé à $10 \, m$ de $S$ .
Donner l'expression de $y_M(t)$ .

Exercice 3

Une onde se propage sur une corde. On donne $y_S(t) = A \sin(10\pi t)$. La célérité est $v = 5 , m/s$.

Déterminer le retard du point $M$ situé à $10 , m$ de $S$.
Donner l'expression de $y_M(t)$.

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