CHAPITRE
Plan
1Caractériser une onde progressive à une dimension
A) Je sais donner la définition d’une onde progressive à une dimension
- Une onde progressive à une dimension est une perturbation du milieu qui se propage de proche en proche dans une direction de l’espace, sans déplacer de matière, avec transport d’énergie.
- ex. : la houle en mer, les ondes sismiques, la lumière, les rayons X, le son, etc.
B) Je sais donner la définition des grandeurs associées à une onde, les calculer et les mesurer
- élongation, amplitude, célérité, retard
- relation entre le retard, la distance et la célérité : c=τd avec
- c la célérité de l’onde en m.s-1
- d la distance parcourue par l’onde en m
- τ le retard en s
- remarque : on utilise aussi la notation v pour la célérité.
C) Je sais décrire une onde avec un vocabulaire précis
- onde mécanique : onde qui se déplace seulement dans un milieu matériel
- onde électromagnétique : onde perturbant le champ électromagnétique, qui peut se déplacer dans le vide
- onde progressive longitudinale : propagation et perturbation se font dans la même direction (ex. : un ressort)
- onde progressive transversale : propagation et perturbation se font dans des directions perpendiculaires (ex. : la houle)
2Caractériser une onde périodique
A) Je sais reconnaître une onde périodique et son cas particulier : l’onde sinusoïdale
- onde périodique : onde dont la perturbation en un point quelconque du milieu se répète identique à elle-même à intervalles de temps réguliers
- Elle présente deux périodicités, une dans le temps et l’autre dans l’espace.
- ex. : les ondes sonores, les ondes électromagnétiques, les cordes vibrantes de guitare, etc.
- onde sinusoïdale : onde dont l’amplitude est une fonction sinusoïdale du temps
B) Je sais donner la définition des grandeurs associées à l’onde périodique, les calculer et les mesurer
- fréquence, période, célérité, longueur d’onde
- relation entre la longueur d’onde, la période et la célérité : c=Tλ avec
- c la célérité de l’onde en m.s-1
- λ la longueur d’onde en m
- T la période en s
- relation entre la longueur d’onde, la fréquence et la célérité : c=f×λ avec
- c la célérité de l’onde en m.s-1
- λ la longueur d’onde en m
- f la fréquence en Hz
C) Je sais décrire une onde périodique avec un vocabulaire précis
- en phase : se dit de deux points de l’espace vibrant de façon identique
- en opposition de phase : se dit de deux points vibrant de façon opposée
3Caractériser une onde sonore
A) Je sais décrire une onde sonore
- vibration dans l’espace des entités constituant le milieu de propagation
- suite de compression et dilatation du milieu de propagation
- grandeur décrivant la perturbation de l’onde sonore : variation locale de pression
- onde mécanique : le son se propage nécessairement dans un milieu matériel
- plus le milieu est dense, plus la célérité de l’onde sonore est grande
- infrason < 20 Hz < son audible < 20 000 Hz < ultrason
B) Je sais discuter des grandeurs associées à l’onde sonore, les calculer et/ou les mesurer
- son intensité sonore pour quantifier l’énergie transportée
- son niveau d’intensité sonore pour la perception du volume sonore
- sa fréquence pour quantifier la hauteur de la note (aiguë ou grave)
- relation entre le niveau sonore, la période et la célérité : L=10×log(I0I) avec
- L le niveau d’intensité sonore en dB (décibels)
- I l’intensité sonore en W.m-2
- I0 l’intensité sonore correspondant au seuil d’audibilité moyenne de l’oreille humaine à 1 kHz, I0=10−12 W.m-2
C) Je sais décrire un son avec du vocabulaire précis
- son pur : onde sonore sinusoïdale
- ex. : le diapason produit un son pur
- son complexe : onde sonore périodique mais non sinusoïdale, elle est la superposition d’ondes sinusoïdales
- ex. : tous les autres instruments de musique produisent un son complexe
D) Je sais exploiter l’analyse spectrale d’un son musical
- La fréquence de l’harmonique fondamentale permet de déterminer la hauteur de la note (sensation de l’aiguë ou du grave).
- La comparaison de l’amplitude et du nombre des harmoniques permet de distinguer les différents timbres, le timbre étant la sensation physiologique permettant de distinguer différents instruments de musique.
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