Science physisques - exercitation sur la propagation d'une onde - correction, Exercices de Chimie Physique
Eleonore_sa
Eleonore_sa29 April 2014

Science physisques - exercitation sur la propagation d'une onde - correction, Exercices de Chimie Physique

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Science physisques - exercitation sur la propagation d'une onde - correction Les principaux thèmes abordés sont les suivants: Étude sur une cuve à ondes, Ondes périodiques, Un phénomène caractéristique des ondes.
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Exercice 3 Propagation d'une onde 4pts

ÎLE DE LA RÉUNION 2006 EXERCICE 3 : PROPAGATION D'UNE ONDE (4 points)

Correction

I. Étude sur une cuve à ondes

I.1. On appelle onde mécanique le phénomène de propagation d’une perturbation dans un milieu sans

transport de matière. Il existe deux types d'ondes :

- ondes transversales : la direction de la déformation du milieu est perpendiculaire à celle de sa

propagation.

- ondes longitudinales : la direction de la déformation est parallèle à celle de sa propagation.

L'onde créée par la goutte d'eau appartient à la catégorie des ondes transversales.

I.2.

Entre deux images

consécutives, il s'écoule

une durée  de 1/24 s.

Pour la zone de profondeur e1 : Entre l'image n°1 et l'image n° 7, il s'est écoulé une durée t1 = 6.

(aide : entre 7 doigts, combien y-a-t-il d'espaces? réponse: 6 pensez à compter l'espace entre les 2 pouces)

Pendant cette durée, le front d'onde a progressé d'une distance d1 = 4,8 cm

or c1 = 1

1

d

t donc c1 =

4,8

1 6

24 

= 19 cm.s–1

Pour la zone de profondeur e2 : on mesure d2 = 4,0 cm, il s'est écoulé t2 = 6.

c2 = 2

2

d

t donc c2 =

4,0

1 6

24 

= 16 cm.s–1

I.3. Lorsque l'épaisseur d'eau diminue alors la célérité de l'onde diminue.

II. Ondes périodiques

II.1. La distance séparant deux franges brillantes successives est appelée la longueur d'onde, notée .

= c.T

d1 d2

II.2.  = c

f où f est la fréquence du vibreur, donc c = .f.

On mesure  sur le document 2 pour chaque zone d'épaisseur différente. On mesure toujours plusieurs

longueurs d'ondes, ainsi l'erreur relative sur la mesure est plus faible.

Pour la zone d'épaisseur d'eau e1 : 41 = 4,2 cm, donc c1 = 4, 2

4  24 = 25 cm.s–1

Pour la zone d'épaisseur d'eau e2 : 52 = 4,2 cm, donc c2 = 4, 2

5  24 = 20 cm.s–1

On arrive à la même conclusion qu'au I.3., lorsque l'épaisseur d'eau diminue alors la célérité de l'onde

diminue.

II.3. f (Hz) 12 24 48 96

 (m) 0,018 0,0097 0,0059 0,0036

c = .f

(en m.s–1) 0,22 0,23 0,28 0,35

La célérité de l'onde augmente lorsque la fréquence de l'onde augmente.

III. Un phénomène caractéristique des ondes.

III.1. Expérience sur les ondes lumineuses

III.1.1. Il se produit un phénomène appelé diffraction de la lumière.

III.1.2. tan  = / 2

D 2D

l l  ,

comme  est faible et exprimé en radians,

tan   

 = 2D

l

D'autre part  = a

 , donc

a

=

2D

l

soit  = .a

2D

l

 = 2 34,7 10 0,08 10

2 3,00

   

(tout à convertir en m)

= 610–7 mne pas conserver trop de chiffres significatifs car a est donné avec peu de précision

III.2. Étude sommaire de la houle

III.2.1.  = 230 m et T = 12 s

 = v.T donc v = T

v = 230

12 = 19 m.s–1

III.2.2.  = a

 donc plus a est faible devant  et plus l'écart angulaire  est grand, plus la diffraction est

marquée.

a = 200 m et  = 230 m, ici  > a, l'ouverture du port diffracte l'onde incidente.L’ouverture se comporte alors comme une source ponctuelle émettant des ondes dans différentes directions ce qui affectera le

bateau (qui oscillera verticalement). La diffraction ne modifie pas la longueur d'onde .

voir figure ci-après

l/2

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