Célérité d'une onde mécanique

Première générale Spé · Physique-Chimie Spé 1ère

À retenir

• Célérité : vitesse de propagation de la perturbation, v = d/ t en m/s (d distance parcourue en m pendant t en s). • Elle dépend du milieu (nature, rigidité, masse volumique, température), pas de la forme ni de l'amplitude de la perturbation. • Ordres de grandeur pour le son : air 340\ m/s à 20\ ^C, eau 1\,500\ m/s, acier environ 5\,900\ m/s.

Le cours

Célérité d'une onde mécanique • Célérité : vitesse de propagation de la perturbation, v = d/ t en m/s (d distance parcourue en m pendant t en s). • Elle dépend du milieu (nature, rigidité, masse volumique, température), pas de la forme ni de l'amplitude de la perturbation. • Ordres de grandeur pour le son : air 340\ m/s à 20\ ^C, eau 1\,500\ m/s, acier environ 5\,900\ m/s. Mesurer une célérité • La célérité est la distance parcourue par la perturbation par unité de temps. Le mot rappelle que c'est la perturbation qui avance, pas la matière. • Méthode à deux capteurs : on enregistre le passage d'une même perturbation en deux points distants de d ; le décalage t entre les deux enregistrements donne v = d/ t. • Méthode par écho : la durée mesurée correspond à un aller-retour, d'où d = v t/2. De quoi dépend la célérité ? • Du milieu : le son est plus rapide dans les solides et les liquides que dans les gaz. • De la température : dans l'air, v gagne environ 0,6\ m/s par degré (331\ m/s à 0\ ^C, 343\ m/s à 20\ ^C). • Pour une corde : plus elle est tendue, plus l'onde est rapide ; plus elle est lourde, plus l'onde est lente. • Elle ne dépend pas de l'amplitude ni de la forme de la perturbation. Astuce et méthode clé Mesure t entre deux capteurs placés à une distance connue plutôt qu'entre la source et un capteur : tu n'as plus besoin de connaître l'instant exact d'émission. Piège classique à éviter Croire qu'une perturbation plus ample va plus vite : une grande et une petite secousse envoyées sur la même corde tendue arrivent au bout en même temps. Seul le milieu fixe la célérité.

Dans ce chapitre

• Signaux et vibrations sonores périodiques de Seconde
• Fréquence et hauteur d'un son de Seconde
• Période temporelle et mesure à l'oscilloscope de Seconde
• Définition d'une onde mécanique progressive
• Ondes longitudinales et ondes transversales
• Célérité d'une onde mécanique
• Retard temporel tau d'une onde mécanique
• Ondes mécaniques périodiques et sinusoïdales
• Longueur d'onde : définition et relation fondamentale
• Points vibrant en phase et en opposition de phase
• Milieux dispersifs et non dispersifs
• Atténuation géométrique et par absorption d'une onde
• Niveau d'intensité sonore et échelle en décibels
• Bilan : Synthèse et méthode sur Ondes mécaniques progressives et périodiques