1. 1 Qu’est-ce qu’une onde et comment la définir ?
Onde : une onde est un mouvement vibratoire à fonction périodique.
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fig. 1.1 – représentation graphique d’une onde sinusoïdale
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Ci-contre la représentation graphique d’une onde sinusoïdale. La hauteur A entre la position de repos et le point minimal d’ébranlement est appelé amplitude. La fréquence f est le nombre de fois où un même phénomène (ici par exemple la partie rouge) se reproduit en une seconde ; alternativement on peut donner la période T qui est le temps séparant deux répétitions identiques d’un même phénomène : périodes et fréquence sont ainsi l’inverse l’une de l’autre. D’où f = 1/T. Nous appelons encore longueur d’onde λ la distance séparant successivement deux points identiques de l’onde. Graphiquement ou pourrait dire que la longueur d’onde et la période représentent la même chose, les deux « notions » ne différant que de par leurs unités : respectivement en mètres et en secondes.
On distingue plusieurs types d’ondes : les ondes mécaniques (ondes sonores, ondes sismiques) et les ondes électromagnétiques (lumière, ondes radio). Nous nous intéresserons ici aux ondes mécaniques.
Ondes mécaniques : (aussi appelées ondes matérielles). Ondes qui se propagent par vibrations de la matière (gazeuse, liquide, solide) sans qu’il n’y ait déplacement de celle-ci.
Exemple de la vague et du bouchon…
Lorsqu’on lance un caillou dans un étang on peut observer des vaguelettes concentriques qui partent du point de chute et forment des cercles de plus en plus grands vers les bords de celui-ci. Si l’on observe le flotteur attaché au fil d’un pêcheur on constate qu’il monte et descend au grè des vagues qui passent. Sa position sur la surface de l’eau ne varie cependant pas.
La surface de l’eau est bien animée d’un mouvement d’oscillation du haut vers le bas, mais après passage de la vague elle reprend sa forme initiale. L’observation du bouchon montre que l’eau ne s’est pas déplacée : c’est la vague elle-même ou l’information associée au mouvement de haut en bas qui s’est déplacée du « plouf » vers le bord…
Etudions à présent le cas particulier du son.
