Milieux dispersifs et non dispersifs

Première générale Spé · Physique-Chimie Spé 1ère

À retenir

• Un milieu est dispersif quand la célérité d'une onde sinusoïdale y dépend de sa fréquence ; sinon il est non dispersif. • Dans un milieu non dispersif, v est la même pour toutes les fréquences : = v/f est alors inversement proportionnelle à f. • L'air est non dispersif pour les sons audibles ; la surface de l'eau (rides, vagues) est dispersive.

Le cours

Milieux dispersifs et non dispersifs • Un milieu est dispersif quand la célérité d'une onde sinusoïdale y dépend de sa fréquence ; sinon il est non dispersif. • Dans un milieu non dispersif, v est la même pour toutes les fréquences : = v/f est alors inversement proportionnelle à f. • L'air est non dispersif pour les sons audibles ; la surface de l'eau (rides, vagues) est dispersive. Définition et conséquence • Une onde réelle (une impulsion, une note d'instrument) est une superposition d'ondes sinusoïdales de fréquences différentes. • Dans un milieu non dispersif, toutes ces composantes vont à la même vitesse : l'onde garde sa forme en se propageant. • Dans un milieu dispersif, chaque composante a sa propre célérité : les composantes se décalent et l'impulsion s'étale et se déforme au cours de la propagation. Exemples à connaître • L'air est non dispersif pour le son audible : la voix d'une personne éloignée reste reconnaissable. • La surface de l'eau est dispersive : en eau profonde, la houle de grande longueur d'onde va plus vite que les petites vagues ; elle arrive sur la côte avant la tempête qui l'a créée. • Méthode : calculer v = f pour plusieurs fréquences et comparer. • Remarque : cette notion est un approfondissement, elle est étudiée en Terminale. Astuce et méthode clé Pour tester la dispersion, calcule v = f pour plusieurs fréquences : si le produit reste constant (aux incertitudes près), le milieu est non dispersif ; s'il varie nettement, il est dispersif. Piège classique à éviter Croire que, dans un milieu non dispersif, ne dépend pas de f : c'est v qui est constante. Dans l'air, = 2,0\ m à 170\ Hz mais 0,20\ m à 1\,700\ Hz.

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