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Physique-Chimie · 2ème Année Bac — SVT

Les ondes mécaniques progressives périodiques

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

Une onde est périodique si la perturbation se reproduit identique à elle-même à intervalles de temps égaux, appelés période $T$ (en s).

  • Fréquence : $f = \frac{1}{T}$ (en Hz).
  • Double périodicité :
    • Temporelle : $T$ (période).
    • Spatiale : $\lambda$ (longueur d'onde), distance parcourue par l'onde pendant une période $T$.
  • Relation fondamentale : $\lambda = v \cdot T = \frac{v}{f}$ avec $v$ la célérité (m/s).
  • Milieu dispersif : Un milieu est dispersif si la célérité $v$ dépend de la fréquence $f$ de l'onde.

Méthodes à maîtriser

  1. Lire $T$ sur un oscillogramme : Mesurer la distance entre deux sommets consécutifs sur l'axe des temps.
  2. Lire $\lambda$ sur une photographie : Mesurer la distance entre deux crêtes successives sur l'axe des distances.
  3. Calculer le retard temporel : $\tau = \frac{d}{v}$.
  4. Comparer l'état de deux points : Si la distance $d = k \cdot \lambda$ (avec $k \in \mathbb{N}^*$), les points vibrent en phase.

Exemples corrigés

Exemple : Une onde de fréquence $f = 50$ Hz se propage à $v = 20$ m/s. Calculer $\lambda$ : $\lambda = \frac{v}{f} = \frac{20}{50} = 0,4$ m.

Erreurs fréquentes

  • Oublier de convertir les unités (ex: ms en s, cm en m).
  • Confondre la période $T$ (temps) et la longueur d'onde $\lambda$ (distance).
  • Croire que la célérité dépend de l'amplitude de l'onde (elle ne dépend que du milieu).

🌉 Jisr : les mots du chapitre FR ⇄ AR

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Défi flash : 4 questions

Sans compte

🎯 Les ondes mécaniques progressives périodiques

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La relation entre $\lambda$, $v$ et $f$ est :

❓ Questions fréquentes

La fréquence change-t-elle quand l'onde passe d'un milieu à un autre ?

Non, la fréquence $f$ est imposée par la source et ne change jamais lors de la propagation, quel que soit le milieu traversé.

💡 À retenir : $f$ est constante, seule $v$ et $\lambda$ changent.

Qu'est-ce qu'un milieu dispersif ?

C'est un milieu où la célérité de l'onde dépend de sa fréquence. Par exemple, à la surface de l'eau, les ondes de fréquences différentes ne vont pas à la même vitesse.

💡 À retenir : Milieu dispersif $\iff v = f(f)$.

C'est quoi la différence entre la période et la longueur d'onde ?

La période $T$ est une durée (en secondes) : c'est le temps que met un point du milieu pour effectuer une oscillation complète. La longueur d'onde $\lambda$ est une distance (en mètres) : c'est la distance parcourue par l'onde pendant une période $T$.

💡 À retenir : $T$ se lit sur un axe de temps, $\lambda$ sur un axe de distance.

Kifach n3ref wach lwasat modadid (dispersif) wla la ?

Wasat modadid ila kant soro3a $v$ katbdel b tghayor dyal tarradod $f$. Ila 3tawk f tamrin joj dyal lqiyam dyal $f$ o lqiti $v$ bghat, rah lwasat modadid.

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

Est-ce que la célérité change si on change la fréquence ?

Dans un milieu non dispersif (comme l'air pour le son), la célérité est constante quelle que soit la fréquence. Dans un milieu dispersif (comme l'eau pour les ondes à la surface), la célérité dépend de la fréquence.

💡 À retenir : La célérité dépend du milieu, et parfois de la fréquence.

Chno hiya l3alaqa bin lharaka dyal joj niqat M et N ?

L'état vibratoire de $N$ par rapport à $M$ est donné par le retard temporel $\tau = \frac{d}{v}$. Si $d = k \cdot \lambda$, ils sont en phase. Si $d = (2k+1) \frac{\lambda}{2}$, ils sont en opposition de phase.

💡 À retenir : La phase dépend de la distance entre les points.

Comment lire la période sur un graphique ?
  1. Repère deux points consécutifs qui ont le même état de mouvement (ex: deux sommets).
  2. Mesure la distance horizontale entre ces deux points sur l'axe des temps.
  3. Multiplie par l'échelle (balayage horizontal) donnée.

💡 À retenir : $T$ est l'intervalle entre deux répétitions identiques.

Kifach n7seb lmasafa bin joj niqat f nafs lhalat ?

Bach ykono joj niqat f nafs lhalat (en phase), khass tkon lmasafa binathom $d = k \cdot \lambda$ (k 3adad sahih tabi3i).

💡 À retenir : $d = k \cdot \lambda$ pour être en phase.

Pourquoi la longueur d'onde diminue-t-elle si la vitesse diminue ?

D'après la relation $\lambda = \frac{v}{f}$, comme $f$ est constante (imposée par la source), si $v$ diminue, alors $\lambda$ doit diminuer proportionnellement pour maintenir l'égalité.

💡 À retenir : $\lambda$ est proportionnelle à $v$.

Est-ce que l'onde transporte de la matière ?

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

💡 À retenir : L'onde = transport d'énergie uniquement.

Comment calculer le retard temporel tau ?

Le retard temporel est le temps mis par l'onde pour parcourir la distance $d$ entre deux points. On utilise la formule $\tau = \frac{d}{v}$.

💡 À retenir : $\tau$ (s) = distance (m) / vitesse (m/s).

Chno lfarq bin lmoja lmotawaliya o lmoja lmotawaliya dawriya ?

Lmoja lmotawaliya katkon fardiya (impulsion), bhal ila drti harka wahda b ydik. Lmoja lmotawaliya dawriya katkon mtawliya (train d'ondes), bhal ila bqiti katchaqi lma b ydik b nafs lwaqt.

💡 À retenir : Périodique = répétition régulière.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

Une source ponctuelle crée des ondes à la surface de l'eau avec une fréquence $f = 20$ Hz. La distance entre 5 crêtes successives est de 8 cm.

  1. Calculer la période $T$.
  2. Calculer la longueur d'onde $\lambda$.
  3. Calculer la célérité $v$ de l'onde.
Voir la correction détaillée : inscription gratuite

Exercice 2

Un point $M$ est situé à une distance $d = 15$ cm d'une source $S$. La célérité est $v = 2$ m/s et la fréquence $f = 50$ Hz.

  1. Calculer $\lambda$.
  2. Déterminer le retard temporel $\tau$ de $M$ par rapport à $S$.
  3. Comparer l'état vibratoire de $M$ et $S$.
Voir la correction détaillée : inscription gratuite

Exercice 3

Un signal sonore de fréquence $f = 440$ Hz se propage dans l'air ($v = 340$ m/s).

  1. Calculer $\lambda$.
  2. Si on change la fréquence à $f' = 880$ Hz, la célérité change-t-elle ? Justifier.
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