Cours2 - L'onde sonore : les généralités

Question 1

Qu’est-ce qu’une onde?

Answer 1

Une onde est une perturbation qui se propage sans déplacement de matière (donc en oscillant).
*se propage dans un milieu élastique

Question 2

Qu’est-ce qu’une oscillation?

Answer 2

Une oscillation est une fluctuation périodique (va et vient plusieurs fois) de la valeur d’une grandeur physique au-dessus et au-dessous d’une certaine valeur d’équilibre, ou valeur centrale.
*les valeurs sont les mêmes des deux côtés de la position centrale (valeurs extrêmes - la plus grande “haute”)

Question 3

Quelles sont les conditions pour qu’une onde oscille?

Answer 3

1. Faire partie d’une milieu élastique.
   *Élasticité: capacité d’un corps à reprendre sa forme initiale après avoir été déformé
   (balançoire: elle doit revenir à sa position initiale).
2. L’inertie: vouloir garder la même vitesse (il faut beaucoup de force pour le mettre en mouvement et beaucoup pour l’arrêter)

Question 4

Quelles sont les propriétés du mouvement oscillatoire?

Answer 4

1. Amplitude (A): intensité de l’oscillation de l’onde (valeurs extrêmes de l’oscillation), unité de mesure dépend du type de mouvement oscillatoire.
2. Période (T): sa calcule par T=1/f, le temps que prend une oscillation à faire un cycle, unité de mesure en seconde (s)
3. Fréquence (f): se calculer f+1/T, le nombre de cycle périodique que fait un mouvement oscillatoire en une seconde, unité de mesure: Hertz (Hz)
   * 1 cycle = 1 Hz

Question 5

Selon la définition de l’onde, qu’est-ce qui sera perturbé? qu’est-ce qui sera propagé?

Answer 5

• La matière, donc les particules d’air qui entourent le corps en vibration.
• De l’énergie

Question 6

Quels sont les principaux types d’ondes?

*Elles se différencient par quoi? Expliquez.

Answer 6

1. Audibles: 20 à 20 000 Hz (on peut les entendre, oreille humaine)
2. Infrasoniques: Moins de 20 Hz (ondes “lentes”)
3. Ultrasoniques: Plus de 20 000 Hz (ondes “rapide”)
   * Elles se différencient par leur fréquence. Plus l’onde est lente, plus sa fréquence est basse (le nombre de cycle qu’elle fait en 1 seconde est plus bas), et plus il est considéré comme “bas”

Question 7

Qu’arrive-t-il lorsque deux ondes se superposent? *même endroit au même moment

Answer 7

Il y a une interférence, donc elles se superposent et forment une seule onde dont les amplitudes doivent être additionnées pour former l’onde résultante.

Question 8

Qu’arrive-t-il lorsqu’une onde rencontre un obstacle?

*Quel effet la réflexion de l’onde sur l’énergie de cette onde?

Answer 8

Elle est soit transmise, soit réfléchie (revient là où elle vient), soit les deux (souvent les deux).
*L’amplitude de l’onde réfléchie sera plus faible que l’impulsion de départ (première poussée de l’énergie) puisqu’une partie de l’énergie a partiellement été transmise au-delà de l’obstacle qu’elle a rencontré pour se réfléchir.

Question 9

De quoi dépendent le mode de transmission ou de réflexion des ondes rencontrant un obstacle?

Answer 9

Dépendent des milieux en jeux, donc si l’espace est confinée (donc s’il y a un obstacle) ou ouvert.

Question 10

Expliquez ce qui arrive à une onde rencontrant un obstacle (milieu confiné) et qui est transmise ET réfléchie, à la deuxième impulsion?

Answer 10

L’onde va refléter à la même fréquence, mais son amplitude sera plus faible (il y a aura donc une perte d’énergie). Toutefois, à la deuxième impulsion, il y a aura une interférence, puisque deux ondes vont se superposer.
*Penser à l’exemple de la balançoire: la deuxième poussée, la balançoire ira plus haut.

Question 11

Vrai ou faux.

Chaque système a une fréquence d’oscillation qui lui est propre.

Answer 11

Vrai.

Question 12

Quand peut-on dire qu’un système entre en résonance?

*synonyme de “fréquence d’oscillation propre”.

Answer 12

Lorsqu’un système est excité par une force extérieure dont la fréquence d’oscillation est proche de sa fréquence d’oscillation propre (plus les fréquences de résonance sont proches ou égales, plus les corps seront facilement mis en vibration).
*fréquence de résonance

Question 13

Que faut-il faire pour augmenter l’amplitude d’un système oscillant?

Answer 13

Je dois lui fournir de l’énergie a une fréquence proche de sa fréquence d’oscillation propre.

Question 14

Qu’est-ce qu’une onde stationnaire?

*Que doit-il se produire pour créer une onde stationnaire?

Answer 14

Une onde stationnaire est une onde qui ne se propage pas.

*Que deux ondes de mêmes amplitudes et fréquences soit propagés dans des sens opposés.

Question 15

Que forment les maximas et les minimas d’une onde stationnaire?

Answer 15

Les ventres et les noeuds

*la distance entre deux noeuds ou deux ventres = à 1/2 longueur d’onde.

Question 16

Vrai ou faux?

La distance entre les extrémités de l’espace confiné sera d’une demi-longueur d’onde.

Answer 16

Vrai.

Question 17

De quoi dépend la fréquence la plus basse (f0) à laquelle on peut obtenir une onde stationnaire résonante (dans un milieu confiné)?

Answer 17

Dépend de la longueur de l’espace confiné et de la vitesse à laquelle l’onde se propage.

Question 18

Quelle formule utilise-t-on pour calculer la fréquence fondamentale d’une onde stationnaire résonnante dans un milieu confiné?

Answer 18

f0=v/2L
v: vitesse de l’onde
L: longueur d’onde

Question 19

Qu’est-ce que fn?

Answer 19

fréquence des harmoniques d’une fréquence fondamentale (les multiples entiers d’une fréquence fondamentale sont des candidats à la formation d’ondes stationnaires résonnantes).
Formule générale:
fn=nv/2L

Question 20

Une onde stationnaire peut être formée le long d’un tube. Comment ce milieu confiné sera appelé?

Answer 20

Un résonateur.

Question 21

Quels sont les deux types pouvant former une onde stationnaire résonnante?

Answer 21

1. Tube ouvert ou fermé aux deux extrémités: la pression est minimale aux deux extrémités, *pour atteindre deux minimums il faut 1/2 longueur d’onde, fn=nv/2L
2. Tube fermé à une extrémité, la pression sera toujours minimale à une extrémité et maximale à l’autre, pour atteindre un minimum et un maximum il nous faut 1/4 de longueur d’onde, fn=(2n-1)v/4L