I- Onde mécanique progressive : définitions et représentations.
1) Définitions
Onde mécanique progressive ; célérité
2) Onde à une, deux ou trois dimensions
Exemples ; notion de front d'onde et de rayon d'onde
3) Enregistrer le passage d'une perturbation dans un milieu (avec un, deux ou trois capteurs)
notion de retard ; notion d'état vibratoire ;
détermination de la célérité d'une onde à partir du retard mesuré entre deux capteurs placés sur le milieu élastique de propagation.
ANIMATION : propagation d'une perturbation à la surface de l'eau : possibilité de faire le calcul de la célérité de l'onde à partir de la distance entre les bouchons et du retard observé.
TP #1 : Détermination de la célérité d'une onde dans un matériau avec deux capteurs piézo (sans document).
4) Représentation spatiale ou temporelle ?
Activité s'appuyant sur un document téléchargeable en bas de page.
II- Caractéristiques d'une onde progressive périodique.
1) La période T
ANIMATION : expression temporelle de l'élongation pour une onde périodique sinusoïdale : possibilité de visualiser l'amplitude, la période et la phase à l'origine.
2) La longueur d'onde l
3) Relation entre l et T.
ANIMATION : propagation d'onde sur une corde : possibilité de déplacer des curseurs pour mettre en évidence la notion de retard, possibilité de chronométrer pour mesurer une période ou un retard.
TP#2 : Mesure de la vitesse de propagation des ultrasons dans l'air (sans document)
Un excellent cours sur les ondes en anglais :
ANIMATION : mesurer la longueur d'onde d'un son audible :
III- Etude particulière des ondes sonores.
1) Qu’est-ce qu’un son ?
Un son est une onde longitudinale à 3 dimensions associée à la propagation de compressions et de dilatations dans un matériau élastique.
Les ondes sismiques P peuvent être considérées comme des sons.
ANIMATION : "voir" les ondes sonores :
2) Qu’est-ce qu’un son musical ?
Un signal périodique de fréquence f et de forme quelconque peut être obtenu en ajoutant à une sinusoïde de fréquence f (fondamentale), des sinusoïdes dont les fréquences sont des multiples entiers de f. Ces signaux ont des amplitudes et des phase à l'origine appropriées.
Bien faire la différence entre le signal (sommes de toutes les sinusoïdes ; temps en abscisse) et le spectre (composantes du signal ; fréquences en abscisse).
ANIMATION : analyse d'un son musical : visualiser le spectre d'une note de piano, de violon, de guitare, etc...
TP#3 : Son musical, jouer l'air de Cadet Rousselle avec une seule corde de guitare.
Télécharger le logiciel HARMONIE : http://www.scientillula.net/logiciels/harmonie/harmonie.html
3) Intensité et niveau sonore.
a) Comment exprimer l'intensité d'un son en un point donné ?
Deux grandeurs pertinentes : la pression (Pa) et l'intensité sonore en W/m2.
b) Le niveau d'intensité sonore : L en dB.
c) Superposition de plusieurs sources sonores (non corrélées).
Les deux niveaux sonores ne s'ajoutent pas.
