Ondes (1) – Généralités

Quelques idées générales sur les ondes

La grande vague de Kanagawa – 神奈川沖浪裏 – Katsushika Hokusai – 1830 ou 1831

https://fr.wikipedia.org/wiki/Onde

Il existe trois principaux types d’ondes. Les ondes mécaniques se propagent à travers une matière physique dont la substance se déforme. Les forces de restauration inversent alors la déformation. Par exemple, les ondes sonores se propagent via des molécules d’air qui entrent en collision avec leurs voisines. Lorsque les molécules entrent en collision, elles rebondissent aussi l’une contre l’autre. Cela empêche alors les molécules de continuer à se déplacer dans la direction de la vague.Les ondes électromagnétiques ne nécessitent pas de support physique. Au lieu de cela, elles consistent en des oscillations périodiques de champs électriques et magnétiques générés à l’origine par des particules chargées, et peuvent donc voyager à travers le vide. Les ondes gravitationnelles ne nécessitent pas non plus de support. Ce sont des déformations de la géométrie de l’espace-temps qui se propagent.

Cinq propositions d’étude sur le modèle ondulatoire (ondes mécaniques) : modèles, espace-temps, simulations, célérité, télémétrie.

Pour chaque thème le document [2-ondes.pptx] peut être utilisé comme aide et / ou pour une présentation en grand groupe.

1. Modèles

On compare ici, brièvement, les deux modèles fondamentaux de la physique : le mobile en mouvement et la propagation d’une onde.

Document de travail : [1-comparaison.pdf]

2. Espace-temps

On aborde ici la double représentation d’une onde, spatiale et temporelle.

Document de travail : [espace-temps.pdf]

3. Simulation

Un petit outil de simulation permet d’aborder là aussi la double représentation d’une onde avec vérifications numériques.

Merci à Yann Gelfert pour ses « Petits logiciels de physique chimie pour le lycée (2002) » – sous windows il faut VB6FR.dll dans windows/system…)

Documents de travail : [1-simulation-signal.pdf] puis [2-simulation-periodique.pdf]

4. Célérité

C’est une exploitation de vidéos (adaptée de http://www4.ac-nancy-metz.fr/physique/ancien_site/video/liste-ondes.htm) traitant de la célérités des ondes sur l’eau.

Documents de travail : [celerite.pdf]

Ce travail peut être prolongé par est [tsunami.pdf] (avec deux compléments : [tsunami.swf] et [tsunami-m6.avi]).

Une activité expérimentale classique, [1-protocole.pdf], complétée par une résolution de problème [chauve-souris.pdf]

Diverses animations sont disponibles ainsi que des problèmes (adaptés d’anciens problème type bac) : dossier [problèmes].