Qu'est ce qu'une onde ?
Une onde est la propagation d'une perturbation à travers un milieu. Cette perturbation (ou signal) consiste en une modification d'une propriété physique du milieu ou de l’espace (déformation, pression, champ électromagnétique, …). Quand un élément (molécule, spire de ressort…) d’un milieu dans lequel se propage une onde est atteint par la perturbation, il la transmet à l’élément suivant sans perte d’énergie. Pour que cela soit possible, il faut que le milieu soit élastique : il reprend de lui-même sa forme ou sa caractéristique initiale après le passage de la perturbation.
Une onde est longitudinale si la perturbation est
parallèle à la direction de propagation de l’onde.
C’est le cas d’un long ressort horizontal dont on
bouge une des spires brusquement et dans la
direction du ressort (vers l’avant ou vers l’arrière).
Les ondes sonores sont un autre exemple d’onde
longitudinale.
Une onde est transversale si la perturbation est
perpendiculaire à la direction de propagation de
l’onde. C’est le cas d’un long ressort tendu dont
on bouge brusquement et transversalement
une des spires.
Autre exemple d’onde transversale :
les vagues à la surface de l’eau.
Quand une onde mécanique se propage, il y a un transfert d'énergie, mais pas de transport de matière : si l’on donne un coup sur une corde tendue, c’est la déformation qui progresse le long de la corde, mais la corde ne se déplace pas ; la pierre jetée dans l’eau crée des vagues concentriques, mais la feuille posée sur l’eau ne s’est pas déplacée après le passage de ces vagues ; les brindilles posées devant une enceinte sonore de grande puissance vibrent mais ne sont pas emportées par le son…
Les ondes électromagnétiques (lumière visible, ondes radios etc.) ont la particularité de pouvoir se propager même dans le vide (considéré comme un « milieu » au sens large). Les autres ondes sont dites « mécaniques » car elles ne peuvent se propager qu’à travers un support matériel. C’est le cas des ondes sonores, des ondes sismiques, des vagues et tsunamis, des vibrations dans une corde tendue ou un ressort, etc. La propagation des ondes sonores nécessite donc la présence d’un milieu élastique entre la source et nos oreilles : en général de l’air, mais ce peut être aussi un solide ou un liquide. Dans les fluides (liquides et gaz), le son résulte d’une brusque variation de pression créée par une source sonore et qui se transmet de proche en proche. Dans les solides, le son se propage sous la forme de mouvements coordonnés de vibration des atomes autour de leur position d’équilibre.
Sauras-tu nous répondre ?
1) Tu déposes un petit bateau de papier et crées une perturbation à l’aide de ta main à la surface de l’eau.
Qu’observes-tu ? Que peux-tu en conclure ?
2) Quelle est la différence entre ondes transversale et longitudinale ?
3) Quelle est la différence entre ondes mécanique et électromagnétique ?
4) Regarde attentivement l’expérience présentée dans la vidéo suivante.
Le son est-il une onde mécanique ou électromagnétique ? Pourquoi ?
