Ondes mécaniques progressives.

[Antikhippe]

Bonjour,

J’aimerais que quelqu’un me corrige mes réponses parce que je ne suis pas toujours sûr de moi…

Vrai ou faux ?
a. Un milieu de propagation homogène est linéaire. Aucune idée.
b. La célérité des ondes progressives transversales est, dans un milieu donné, plus grande que la célérité des ondes longitudinales. VRAI, mais je ne sais pas comment justifier.
c. Après le passage d'une onde sonore, le fluide se trouve déplacé dans le sens de la propagation. FAUX, il n’y a pas de déplacement de matière.
d. Les ondes sonores sont toujours longitudinales. VRAI, mais je ne sais pas comment justifier.
e. Certaines ondes sonores très intenses créées sur la Terre se propagent jusqu'à la Lune. FAUX, les ondes sonores ne se propagent pas dans le vide.
f. Un milieu de propagation est linéaire quand l'amplitude du signal propagé est constante. FAUX, le milieu est linéaire si l’amplitude du signal est faible.
g. Un point atteint simultanément par deux ondes de même amplitude, peut rester immobile. VRAI, si les deux ondes sont de « sens contraire ».
h. L'amplitude du signal propagé par une onde progressive, dans un milieu non absorbant, est constante. Je ne sais pas.
i. Dans un milieu non absorbant, l'amplitude du signal transporté par une onde plane est constante. Je ne sais pas.


J'ai une dernière question : mon livre de physique parle de « milieu linéaire » sans expliquer ce que c’est. Quelqu’un pourrait-il me l’expliquer, s’il vous plaît ?


Merci d’avance pour votre aide,
Antikhippe.
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[invitec3f4db3a]

Ah je vois ca aussi , la terminal S

Bref
alors dans l'ordre :
a) Faux je pense , mais pas sur , on ne définit pas propagation lineaire dans le livre , mais je suppose que c'est la direction : une onde se propagera dans toutes les directions possibles ;
b) Faux , mais je me trompe peut etre , ca depend de la nature de londe , de la frequence et de la longueur d'onde , mais en aucain cas de la nature de l'onde
c)ok !
D) Vrai en effet , les ondes sonores se propages en cognant les molecules d'aires les unes aux autres , ainsi l'onde se propage
E) ok ! Une onde mécanique nécessite de la matiere pour se propager , attention , plus vrai pour l'electromagnetisme
f)aucune idée , notion pas vu en cours
g)ok ! enfin je pense
h) vrai , c'est les forces de frotement qui diminue l'amplitude . C'est comme pour l'inertie
i)pareil , milieu non absorbant , concervation d'energie

[Antikhippe]

Merci beaucoup, charly, pour ton aide.

S'il y en a d'autres qui peuvent compléter... je les remercie d'avance !

[Coincoin]

Salut,

d. Les ondes sonores sont toujours longitudinales. VRAI, mais je ne sais pas comment justifier.

Euh, je me trompe peut-être, mais je crois qu'on peut avoir des ondes sonores transversales dans les solides...

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitec3f4db3a]

Je ne l'ai jamais vu , a mon avis c'est possible , mais pas demmandable ( c'est le lycée , des choses que tu sais ne sont pas exigeable )

[deep_turtle]

Salut,

Question a : Un milieu de propagation homogène est linéaire ?

C'est un peu ambigü, il y a plusieurs notions de linéarité possibles. Dans ton cas, il semble que ça veuille dire que les ondes s'ajoutent linéairement dans le milieu, c'est-à-dire qu'en chaque point, si tu as plusieurs ondes qui arrivent, l'amplitude totale de la perturbation est donnée par la somme des amplitudes de chacune des ondes. Ca peut sembler évident mais dans certains types d'onde c'est faux : par exemple les vagues à la surface de l'eau. Très souvent c'est faux en principe mais vrai pour des ondes de faible amplitude, par exemple les ondes sonores.

d. Les ondes sonores sont toujours longitudinales. VRAI, mais je ne sais pas comment justifier.

Pour qu'une onde transversale puisse se propager, il faut qu'une perturbation transversale puisse se transmettre de proche en proche. Or les ondes sonores dans les gaz ça marche avec la pression, qui n'a pas d'action transversale (note que quand on ne néglige pas la viscosité, on peut voir apparition d'une composante transversale). Dans les solides comme le dit Coincoin il y a des ondes transversales.

h. L'amplitude du signal propagé par une onde progressive, dans un milieu non absorbant, est constante.

Pas nécessairement, il l'est si le milieu est homogène, sinon l'amplitude peut varier (par exemple dans un solide de densité variable, exemple des vagues sur une plage où la profondeur de l'eau varie).

i. Dans un milieu non absorbant, l'amplitude du signal transporté par une onde plane est constante.

Idem.

[Antikhippe]

Merci deep_turtle.

[invite3f2dff78]

a. Un milieu de propagation homogène est linéaire. Aucune idée. (Cela paraît évident VRAI)


b. La célérité des ondes progressives transversales est, dans un milieu donné, plus grande que la célérité des ondes longitudinales. VRAI, mais je ne sais pas comment justifier.

(Si d est VRAI alors b est FAUT)

d. Les ondes sonores sont toujours longitudinales. VRAI, mais je ne sais pas comment justifier.

f. Un milieu de propagation est linéaire quand l'amplitude du signal propagé est constante. FAUX, le milieu est linéaire si l’amplitude du signal est faible. (FAUX le signal décroît comme l'inverse de la distance au carre ( 1/ r²))

h. L'amplitude du signal propagé par une onde progressive, dans un milieu non absorbant, est constante. Je ne sais pas. (idem à f : 1/r²)
i. Dans un milieu non absorbant, l'amplitude du signal transporté par une onde plane est constante. Je ne sais pas. ( FAUX toute onde est atténuée par 1/r² comme en f et h) de plus, je doute qu'une ondes mécanique soit plane.

voilà Antikhippe seulement "ma physique" est ancienne, et je ne pas te garantir si celle-là est toujours valable de nos jours.

Amicalement

F.G

[Coincoin]

Attention, ce sont les ondes sphériques qui sont atténuées en 1/r² (enfin en 1/r pour l'amplitude). Les ondes planes ne sont pas atténuées dans un milieu non-absorbant !

[isozv]

il me semble que "homogène" n'est pas une condition suffisante. Il faut qu'il soit homogène et isotrope non pour être linéaire non ?

[deep_turtle]

Les réponses d'Agel et Coincoin me montrent que j'avais en tête les ondes planes alors que rien ne le précisait dans la question h. Je revois ma réponse :

h. L'amplitude du signal propagé par une onde progressive, dans un milieu non absorbant, est constante.

Ben effectivement, même pour un milieu homogène, isotrope et linéaire, la réponse est non, pas nécessairement, la preuve : cf les ondes sphériques.

[isozv]

il me semble que les harmoniques sphériques ne sont pas au programme de Terminale Deep_turtle alors que la question l'est (ainsi que le livre qui est à la base de ces questions).

[deep_turtle]

Heu... Je n'ai absolument pas parlé d'harmoniques sphériques mais d'ondes sphériques ! Et que les ondes sphériques soient au programme de lycée ou pas, elles existent ! La nature ne va pas consulter les programmes avant de décider comment une onde émise par un point va se propager dans le milieu...

La réponse à la question h est bien "non" (ce que j'avais déjà dit avant pour d'autres raisons, d'ailleurs). Toi tu pense qu'il faudrait répondre oui ?

[Jeanpaul]

Juste une remarque sur la question 1 :
De manière générale, un milieu est linéaire si la réponse est proportionnelle à l'excitation. Dans le cas d'ondes sonores, cela se traduit par une surpression proportionnelle à la compression . delta(Pression) proportionnel à delta(Volume). C'est ainsi que l'on calcule la vitesse du son.
Il existe des situations même dans un milieu homogène (l'eau) où l'amplitude de l'onde est si forte qu'elle engendre des pressions négatives : il y a alors cavitation = formation de bulles. Cela est utilisé pour le nettoyage de bijoux par ultra-sons car quand ces micro-bulles implosent, elles enlèvent la crasse.

[invite3f2dff78]

il me semble que "homogène" n'est pas une condition suffisante. Il faut qu'il soit homogène et isotrope non pour être linéaire non ?

Dans le cadre de cette question, "homogène et isotrope" est un pléonasme. Cependant, isotrope est le mot exact qui définit sans ambiguïté l'homogénéité d'un milieu.

Dans un milieu isotrope, absent d'obstacles, la linéarité du signal est parfaite. La réponse à la question est VRAI.

[Coincoin]

Un milieu peut être isotrope sans être linéaire...
L'obtention des équations d'onde en acoustique se fait à partir de développements limités (en considérant que la vitesse des particules est faible devant celle du son). L'acoustique linéaire n'est qu'un cas particulier où on se contente du premier ordre. Mais il faut bien voir qu'il ne s'agit que d'une approximation. Les équations de base de la mécanique des fluides ne sont pas linéaires (Euler).

Coincoi, qui sort de son cours "Ondes et acoustique"

[isozv]

"homogène et isotrope" est un pléonamse

Mea culpa...

Ceci dit il est clair qu'un matériau isotrope n'est pas nécessairement linéaire

[deep_turtle]

"homogène et isotrope" est un pléonamse

Mea culpa...

Non non, pas mea culpa, un milieu peut être homogène sans être isotrope. Il peut être anisotrope partout de la même façon, c'est-à-dire que certaines propriétés dépendent de la direction d'espace qu'on considère, mais cette dépendance est la même partout. Prend par exemple un morceau de pâte à pizza (plan) qu'on tire uniformément dans un direction donnée. En chaque point de la pâte il se passe exactement la même chose : c'est homogène. Par contre, ce n'est pas isotrope de façon assez évidente...

[Coincoin]

Un autre exemple de matériau homogène anisotrope est un fluide en écoulement. L'écoulement peut être homogène mais il y aura une direction privilégiée (le sens de l'écoulement).
Par contre, je dirais qu'un matériau isotrope et forcément homogène...
La linéarité est encore une autre propriété, qui n'est pas liée a priori.

[deep_turtle]

Bon, mon message précédent devait être incompréhensible, il fallait lire " Non non, pas mea culpa, un milieu peut être homogène sans être isotrope. Il peut être anisotrope partout de la même façon, c'est-à-dire que certaines propriétés dépendent de la direction d'espace qu'on considère, mais cette dépendance est la même partout."

[Coincoin]

J'avais corrigé de moi-même, et j'abuse de mes droits de modérateur pour apporter la correction qui change tout...

[Antikhippe]

Même si je ne comprends pas toujours tout à vos questions, je vous remercie de vous intéresser au sujet.

Antikhippe.

[invite3f2dff78]

Un autre exemple de matériau homogène anisotrope est un fluide en écoulement. .

Je suis bien évidemment d'accord avec toi ainsi qu'avec deep_turtle. Ma remarque n'était valable que dans le cadre de ce débat. D'ailleurs, aucun de nous ne s'y est trompé car la réponse à la question de la linéarité dans milieu homogène ou isotrope n'est pas la même. C'est pourquoi j'ai précisé dans le texte de mon message que le nom qui convenait était bien isotrope qui sans équivoque est adapté à la question posée

La linéarité est encore une autre propriété, qui n'est pas liée a priori.

Cela est d'autan plus vrai, que dans cet exemple, la linéarité est conséquence de l'isotropie.

[Coincoin]

Je crois qu'on est globalement d'accord, sauf sur unpoint :

dans cet exemple, la linéarité est conséquence de l'isotropie

Je dis non... On peut avoir un matériau isotrope (et donc homogène) sans qu'il soit linéaire. En acoustique, la linéarité n'est qu'une approximation valable pour de petites amplitudes. La méchante équation de Navier-Stokes de l'hydrodynamique n'est pas linéaire, contrairement aux gentilles équations de Maxwell de l'électromagnétisme