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Onde : vitesse de phase, de groupe



  1. #1
    Heimdall

    Onde : vitesse de phase, de groupe


    ------

    salut,


    dans le cadre de la représentation d'une onde en général, j'ai du mal à me représenter ce que signifie les vitesses de phase, et de groupe.

    quelqu'un peut-il m'expliquer ces deux notions avec des mots simples ?

    merci

    -----

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  3. #2
    Coincoin

    Re : onde : vitesse de phase, de groupe

    Salut,
    La vitesse de phase est la vitesse d'une onde plane monochromatique. Le problème est qu'une onde plane monochromatique est une solution mathématique bien sympathique, mais n'est pas réalisable physiquement (énergie transportée infinie, ...). En pratique toute onde physique peut être considérée comme un paquet d'ondes monochromatiques. Si le milieu est dispersif (c'est-à-dire si la vitesse de phase dépend de la pulsation), ce paquet ne se déplace pas à la même vitesse que les ondes planes qui le composent. On a alors ce qu'on appelle la vitesse de groupe.
    Le mieux pour te le représenter est d'imaginer une onde contenue dans une enveloppe. L'enveloppe se déplace à une certaine vitesse et l'onde à l'intérieur se déplace plus vite (sans sortir de l'enveloppe).
    La vitesse de phase n'étant pas la vitesse de quelque chose de réellement physique, elle peut être supérieur à c, par contre la vitesse de groupe est bien physique est ne peut en aucun cas être supérieur à c.
    Encore une victoire de Canard !

  4. #3
    le géant vert

    Re : onde : vitesse de phase, de groupe

    je vais essayer aussi une explication sans m'embrouiller.

    La notion de vitesse de goupe n'existe pas pour une onde plane. Pour avoir une vitesse de groupe il faut en gros avoir une impulsion qui se propage (comme qd on donne UN coup dans une corde) a la vitesse vg <c (comme l'a dit super canard )
    la vitesse de phase c'est, pour une onde plane, la vitesse de variation de la grandeur étudiée en un point de l'espace. Par exemple pour une onde electromagnétique v(phase) est la vitesse avec laquelle vibre le champs E.

    Est ce que cette explication vous semble convenable ou bof bof ??
    Ho! Ho! Ho!

  5. #4
    deep_turtle

    Re : onde : vitesse de phase, de groupe

    Pour illustrer la notion de vitesse de groupe, il y a une experience tres simple et tres parlante : tu jettes un gros caillou dans l'eau, plaouuuf, et tu regardes les vagues qui s'eloignent du point d'impact. Si tu regardes distraitement, tu vois UNE grosse vague cree par l'impact, qui se propage en faisant un rond qui s'agrandit. C'est le "paquet d'ondes" evoque plus haut. Maintenant si tu regardes de plus pres, tu t'apercois que cette grosse vague est faite d'un ensemble de vagues courtes (courtes au sens ou l'ecart entre leurs cretes est petit, en fait ce sont des vagues de petite longueur d'onde) et d'autres vagues plus longues, et que les vagues courtes vont plus vite que le paquet et les longues vont moins vite.

    La vitesse de la "grosse" vague, c'est la vitesse de groupe...

  6. #5
    gatsu

    Re : onde : vitesse de phase, de groupe

    si le paquet est composé d'ondes qui vont vites et d'ondes qui vont moins vite, le paquet va s'etendre non?c'est ça qu'on appelle l'etalement du paquet d'onde?

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    deep_turtle

    Re : onde : vitesse de phase, de groupe

    Pas nécessairement. Il peut se faire que l'onde "entrante" compense exactement l'onde "sortante", et que le paquet se propage sans se déformer. Ceci dit il faut des conditions très particulières et en général le paquet se déforme et s'étale, en effet.

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  10. #7
    le géant vert

    Re : onde : vitesse de phase, de groupe

    personne ne m'a dis si mon explication était intéressante snif snif.... c'été nul et vous voulez pas me le dire ??
    Ho! Ho! Ho!

  11. #8
    deep_turtle

    Re : onde : vitesse de phase, de groupe

    Ben moi je ne comprends pas ce que tu veux dire par "vitesse de variation de la grandeur etudiee en un point de l'espace". Quand on a un paquet d'onde, la vitesse a laquelle se deplace la crete du paquet, c'est la vitesse de groupe, pas celle de phase... J'avais prevenu que je n'avais pas bien compris ce que tu as ecrit !!

  12. #9
    gatsu

    Re : onde : vitesse de phase, de groupe

    Citation Envoyé par deep_turtle
    Pas nécessairement. Il peut se faire que l'onde "entrante" compense exactement l'onde "sortante", et que le paquet se propage sans se déformer.
    Dans le cas de ton exemple (deep_turtle) avec le caillou dans l'eau c'est possible ou pas?

  13. #10
    deep_turtle

    Re : onde : vitesse de phase, de groupe

    Dans le cas du caillou dans l'eau, il y a deformation si l'onde se propage en 2 dimensions (a la surface de l'eau, normal, quoi...). Par contre, si on oblige l'onde a se propager selon une direction, dans un canal par exemple, il existe des cas dans lesquels l'onde se propage sans se deformer (des solitons) mais ca fait intervenir des non-linearites. De facon generale, il faut vraiment le faire expres pour faire un paquet d'onde qui ne se deforme pas !

  14. #11
    le géant vert

    Re : onde : vitesse de phase, de groupe

    bon pour la vitesse de groupe ya pas tros de pb, je pense qu'il y a plein d'exemple de propagation de paquets d'ondes car c'est un truc physique: l'impulsion d'une cordelette me semble un bon exemple.
    Pour la vitesse de phase j'arrive pas trop a trouver d'exemple avec on onde plane parceque c'est pas physique . Alors je propose comme exemple pour "visualiser ce que c'est" , le champ E si on se palce dans un plan correpondant a une surface d'onde fixe. On le voit osciller a la vitesse de phase....nan, a moins que je n'est tjr pas compris la vitesse de phase auquel cas...

    alors????
    Ho! Ho! Ho!

  15. #12
    Hibou57

    Re : onde : vitesse de phase, de groupe

    Citation Envoyé par Heimdall Voir le message
    salut,


    dans le cadre de la représentation d'une onde en général, j'ai du mal à me représenter ce que signifie les vitesses de phase, et de groupe.

    quelqu'un peut-il m'expliquer ces deux notions avec des mots simples ?

    merci
    Hello,

    Tu as une animation ici, qui le de manière intuitives :

    Elle présente 6 animation, avec une relation de la vitesse de phase par rapport à la vitesse de groupe différente.

    L'animation se trouvait dans cette page : http://www.futura-sciences.com/fr/de...e-groupe_4542/

    Pour simplifier, la vitesse de phase, c'est la vitesse à laquelle se déplace un point quelconque de la phase de l'onde, par exemple une crête. Pour une onde simple, sinusoïdale, la vitesse de phase et la vitesse de groupe sont les mêmes. Mais pour une onde plus complexe, comme les son par exemple, qui sont consitué de la somme du plusieurs mouvement sinusoïdaux, la forme de l'onde est plus complexe qu'une simple sinusoïde. Dans ce cas, l'onde dessine une « forme » complexe. Cette onde est elle même consituée de plusieurs crête, bien entendu. On pourra toujours y trouver une vitesse de phase, qui sera là encore la vitesse de déplacement d'un point quelconque de la phase de l'onde, comme une crête, mais on pourra constater, que les motif complexe de l'onde, peuvent eux aussi être animé d'une mouvement, qui ne sera pas toujours le même que celui de la vitesse de phase. La vitesse de déplacement des motifs dessinés par l'onde, c'est ce que l'on appel la vitesse de groupe.

    La vitesse de groupe, ne se rencontre donc logiquement qu'avec des ondes complexe.

    Si tu lis la page, tu y verra une référence à un phénomène interessant : la vitesse de groupe d'une onde complexe, peut se déplacer plus rapidement que la lumière ! (mais sans remettre en cause le fait qu'une masse d'energie ne peut pas se déplacer plus vite que la lumière).

    Je lisais en fait, quand je suis arrivé sur ce forum, une autre page qui parlait de la vitesse de groupe dans une expérience, qui produit une singularité, dans un environnement à birefraction en mouvement : Vers un trou noir de table pour observer le rayonnement de Hawking ?. Interessant

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  17. #13
    Hibou57

    Re : onde : vitesse de phase, de groupe

    Citation Envoyé par Heimdall Voir le message
    salut,


    dans le cadre de la représentation d'une onde en général, j'ai du mal à me représenter ce que signifie les vitesses de phase, et de groupe.

    quelqu'un peut-il m'expliquer ces deux notions avec des mots simples ?

    merci
    Hello,

    Tu as une animation ici, qui le de manière intuitives :

    Elle présente 6 animation, avec une relation de la vitesse de phase par rapport à la vitesse de groupe différente.

    L'animation se trouvait dans cette page : http://www.futura-sciences.com/fr/de...e-groupe_4542/

    Pour simplifier, la vitesse de phase, c'est la vitesse à laquelle se déplace un point quelconque de la phase de l'onde, par exemple une crête. Pour une onde simple, sinusoïdale, la vitesse de phase et la vitesse de groupe sont les mêmes. Mais pour une onde plus complexe, comme les son par exemple, qui sont consitué de la somme du plusieurs mouvement sinusoïdaux, la forme de l'onde est plus complexe qu'une simple sinusoïde. Dans ce cas, l'onde dessine une « forme » complexe. Cette onde est elle même consituée de plusieurs crête, bien entendu. On pourra toujours y trouver une vitesse de phase, qui sera là encore la vitesse de déplacement d'un point quelconque de la phase de l'onde, comme une crête, mais on pourra constater, que les motif complexe de l'onde, peuvent eux aussi être animé d'une mouvement, qui ne sera pas toujours le même que celui de la vitesse de phase. La vitesse de déplacement des motifs dessinés par l'onde, c'est ce que l'on appel la vitesse de groupe.

    La vitesse de groupe, ne se rencontre donc logiquement qu'avec des ondes complexes.

    Si tu lis la page, tu y verra une référence à un phénomène interessant : la vitesse de groupe d'une onde complexe, peut se déplacer plus rapidement que la lumière ! (mais sans remettre en cause le fait qu'une masse d'energie ne peut pas se déplacer plus vite que la lumière).

    Je lisais en fait, quand je suis arrivé sur ce forum, une autre page qui parlait de la vitesse de groupe dans une expérience, qui produit une singularité, dans un environnement à birefraction en mouvement : Vers un trou noir de table pour observer le rayonnement de Hawking ?. Interessant

  18. #14
    mathier

    Re : onde : vitesse de phase, de groupe

    bonjour
    je rebondis sur un message qui date

    dans l'animation n'y a t-il pas un élément manquant

    dans un milieu dispersif si la vitesse de groupe différente de la vitesse de phase, ne doit-on pas avoir un étalement du paquet d'onde ? on ne le voit jamais s'étaler dans l'animation

    merci

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