Physique · 07 / 12
Ondes : transporter une perturbation
Première · Exemple résolu et 4 exercices corrigés, à ton rythme.
Le principe, simplement
Une onde propage une perturbation, sans transport global de matière dans le modèle usuel d’une onde mécanique. La période est la durée d’un motif ; la fréquence compte les motifs par seconde. La longueur d’onde est leur séparation spatiale. Avec une célérité v, λ = v/f et T = 1/f. L’amplitude est une autre grandeur.
Sur une image spatiale, λ sépare deux états identiques successifs. En un point suivi dans le temps, on mesure plutôt la période T. La relation est v = λ/T.
- 01Perturbation
- 02Propagation
- 03Période et fréquence
- 04Longueur d’onde
EXEMPLE RÉSOLU
Du cours au raisonnement
v = 340 m/s, f = 170 Hz : λ = 2 m et T ≈ 0,00588 s. À un instant, deux crêtes consécutives sont séparées de 2 m.
Résoudre un problème dans cette matière
- Dessiner le système
Délimite l’objet étudié, le référentiel et l’axe positif. Sur un bilan de forces, dessine les interactions extérieures ; une flèche est une force appliquée au système.
- Trier les grandeurs
Sépare données et inconnues, puis convertis les unités avant substitution. Écris 36 km/h = 10 m/s ; ne remplace pas 36 directement dans une formule en unités SI.
- Écrire le modèle
Choisis une loi qui correspond aux hypothèses : accélération constante, lentille mince, résistance ohmique… Isole symboliquement l’inconnue avant d’arrondir.
- Interpréter
Vérifie les dimensions et le signe. Une vitesse négative indique un sens sur l’axe choisi. Discute l’ordre de grandeur et ce que le modèle ignore.
À TOI DE JOUER
01 · Une tentative avant la correction
À célérité constante, doubler la fréquence change-t-il λ ?
Un indice
Observe le dénominateur v/f.
Voir et comprendre la correction
La longueur d’onde est divisée par 2 ; la période aussi. Cela ne fixe pas l’amplitude.
Compare la méthode, les conditions et le résultat ; indique précisément ce que tu dois reprendre.
PROGRESSER PAR LA PRATIQUE
Trois défis supplémentaires, avec correction
Commence par le premier défi. Écris ta démarche avant d’ouvrir un indice ; utilise la correction pour retrouver la première étape qui bloque.
Une onde a une période de 0,02 s. Trouve sa fréquence.
Un indice pour démarrer
Fréquence et période sont inverses.
Correction étape par étape
- f = 1/T.
- f = 1/0,02 = 50.
- La fréquence vaut 50 Hz.
Quelle étape avais-tu oubliée ? Refais cet exercice sans aide, puis explique pourquoi la méthode fonctionne.
Une onde se propage à 340 m/s avec f = 170 Hz. Trouve sa longueur d’onde.
Un indice pour démarrer
Utilise v = λf.
Correction étape par étape
- λ = v/f = 340/170.
- λ = 2 m.
- Une longueur d’onde est une distance spatiale, pas une durée.
Quelle étape avais-tu oubliée ? Refais cet exercice sans aide, puis explique pourquoi la méthode fonctionne.
Une onde traverse un autre milieu : sa fréquence reste 100 Hz, sa vitesse passe de 200 à 300 m/s. Que devient λ ?
Un indice pour démarrer
La source impose la fréquence ; λ suit la vitesse.
Correction étape par étape
- Avant : λ = 200/100 = 2 m.
- Après : λ = 300/100 = 3 m.
- La longueur d’onde augmente, sans changement de fréquence dans ce modèle.
Quelle étape avais-tu oubliée ? Refais cet exercice sans aide, puis explique pourquoi la méthode fonctionne.
L’erreur à éviter
Confondre graphique en fonction du temps et graphique en fonction de la position.
Sans tes notes, peux-tu…
- Expliquer le principe avec tes mots ?
- Reconstruire le schéma et ses liens ?
- Résoudre l’exercice et justifier la méthode ?
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