Onde

Propagation d'une onde

Une onde est le déplacement d'une compression ou d'une dilatation de matière. Il faut imaginer des éléments serrés qui poussent leurs voisins pour avoir de la place et ainsi de suite. Les vagues sont des représentations des ondes, l'eau plus compressée se soulève (le haut de la vague) avant de pousser l'eau à côté qui se soulève à son tour et laisse les premières redescendre (le creux de la vague). Après le passage d'une onde, les éléments reviennent à leur place. Dans le cas d'une vague dans l'eau, contrairement à ce que l'on imagine, l'eau ne se déplace pas, c'est l'onde qui se déplace.

Il existe différents types d'ondes, par exemple :

• le son est constitué d'ondes. Pendant un son, les molécules de l'air sont compressées et dilatées plusieurs fois par seconde. L'oreille humaine perçoit les compressions et dilatations de l'air entre 20 fois par seconde pour les sons très graves et 20 000 fois par seconde pour les sons très aigus.
• la lumière est en partie constituée d'ondes qui se perçoivent comme des couleurs différentes en fonction de leur longueur d'onde.
• les secousses des tremblements de terre sont des ondes également dans le sol (vibrations de 5 à 15 fois par seconde qui partent de l'épicentre) ;

Catégories

On peut classer les ondes en deux catégories :

Les ondes mécaniques

Ce sont les ondes qui ont besoin d'une matière (d'un milieu) pour se déplacer. Si quelqu'un se met à parler dans l'eau, sa voix est modifiée : le son ne peut pas se propager dans le vide, il faut qu'elle ait un milieu extensible pour se propager.

Exemples : le son, les ondes sismiques (celles des tremblements de terre), vague, etc.

Les ondes électromagnétiques

Ce sont les ondes qui n'ont pas besoin d'un milieu, qui peuvent se propager dans le vide (c'est-à-dire dans l'espace). Ces ondes se transportent à la vitesse de la lumière.

Exemples : les rayons X, ultraviolets, la lumière (pour l'œil humain), les micro-ondes (radar, micro-onde), les ondes radio.

Caractéristiques

Les caractéristiques principales d'une onde sont sa vitesse de propagation (ou célérité) et sa fréquence. On donne également la longueur d'onde, qui peut se calculer avec les deux premières valeurs, et qui est surtout employée pour les ondes électromécaniques comme les ondes radio.

Vitesse de propagation

On appelle la vitesse de propagation d'une onde sa célérité, pour ne pas confondre avec la vitesse de déplacement d'un vrai objet, puisque dans le cas d'une onde, la matière a un petit mouvement, mais qui n'est pas un déplacement à la vitesse de l'onde.

La célérité d'une vague se voit facilement et n'est pas très élevée ; on peut marcher ou courir à la même vitesse.

La célérité du son est nettement plus importante, environ 340 mètres par seconde ou 1 200 kilomètres par heure, mais on peut assez facilement la mesurer avec un chronomètre et en connaissant la distance d'où vient un son (en faisant une division). La célérité la plus rapide possible d'une onde est la vitesse de la lumière, environ 300 000 kilomètres par seconde.

Fréquence

C'est le nombre de fois que l'onde passe par seconde. Son unité est le hertz. S'il y a une vague par seconde, la fréquence est de 1 hertz. S'il y a deux vagues par seconde, la fréquence est de 2 hertz.

Les sons que l'on peut entendre ont des fréquences d'environ 20 hertz à 20 000 hertz. Les fréquences les plus faibles correspondent aux sons très graves, les fréquences élevées à des sons très aigus. Les ondes radio FM ont une fréquence de 300 000 à 300 000 000 vibrations par seconde

Longueur d'onde

La longueur d'onde est la distance entre deux "vagues" de l'onde. Plus elles sont rapprochées, plus la longueur d'onde est faible (et donc la fréquence élevée) et plus elles sont éloignées, plus la longueur d'onde est grande (et la fréquence faible).

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