Comportement des ondes — Physique, 14–17 ans
Comment les vibrations transportent de l’énergie et interagissent par réflexion, réfraction et interférence.
L’idée
Une onde est une perturbation répétée qui transfère de l’énergie sans transporter globalement la matière avec elle. La fréquence indique combien de fois elle se répète par seconde, la longueur d’onde est la distance entre des points correspondants et l’amplitude mesure l’importance de la perturbation. La vitesse suit v = fλ.
Pourquoi c’est utile
Les rides sur l’eau, le son, la lumière et les signaux sismiques semblent différents, mais les mêmes notions d’onde révèlent des régularités communes. Les scientifiques avaient besoin de décrire l’énergie qui se propage dans l’eau, l’air, les solides ou le vide. Ce cadre explique pourquoi les ondes se réfléchissent, se réfractent, se dispersent et parfois se renforcent ou s’annulent.
Exemple détaillé
Une onde sonore a une fréquence de 500 Hz et une longueur d’onde de 0,68 m. Utilise v = fλ : v = 500 × 0,68 = 340 m/s. Si la fréquence augmente à 1000 Hz alors que le son reste dans le même air, la vitesse reste d’environ 340 m/s ; la longueur d’onde devient donc 340 ÷ 1000 = 0,34 m.
L’erreur fréquente
Une erreur fréquente consiste à dire qu’un son fort se propage plus vite qu’un son faible. Cela paraît plausible parce qu’une perturbation forte a une plus grande amplitude, qui semble représenter « plus » d’onde. Dans un même milieu, l’amplitude change l’énergie transportée, tandis que la fréquence change la hauteur du son ; la vitesse dépend surtout du milieu.
Où on le rencontre
Les casques antibruit créent une seconde onde sonore qui interfère de façon destructive avec le bruit indésirable. Les lunettes et les lentilles utilisent la réfraction pour dévier la lumière et former des images utiles. La radio, les réseaux mobiles, l’échographie, le sonar et la surveillance des séismes mesurent ou envoient des ondes grâce à leur fréquence, leur durée ou leur direction.
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