[TPE 1°S] Oscillations, Résonance et Ondes Stationnaires

[gwgidaz]

Re.
À nouveau : j’ai dit que l’oscillation d’une corde de guitare POUVAIT être vue comme une onde stationnaire. Pas que c’était une onde stationnaire.
A+

Bonjour,

C'est pas un peu trop subtil, ça ?
-----

[LPFR]

En effet, autant pour moi !
Peut-on alors dire que l'oscillation de la Corde de Melde est une onde stationnaire, mais qu'il y a aussi résonance ?
Et le reste est-il juste ?

Encore mille merci de vos indications,
Winterfell

Re.
C’est une onde stationnaire même pour des fréquences loin de la résonance.
Car un envoi une onde à une extrémité qui se réfléchit et qui revient.
Le problème est que dans la plupart des cas la réflexion se réfléchit à nouveau au niveau de la source (qui n’est pas adaptée), ce qui crée la pagaille avec le tas d'ondes qui vont et viennent. Les seules fréquences pour lesquelles la pagaille disparaît correspondent aux fréquences de résonance de la corde.
A+

[LPFR]

Bonjour,

C'est pas un peu trop subtil, ça ?

Re.
Je remplace la corde par une masse tenue entre deux ressorts. Est-ce une onde stationnaire ?
Puis par deux masses tenues entre ressorts, puis 3 puis 4, etc.
À quel moment ça s’arrête d’être des masses entre ressorts pour devenir une corde ?

Ceci n’empêche que le traitement mathématique comme deux ondes progressives et facile et commode. Mais ce n’est qu’une façon de voir les choses et non LA façon.
A+

[gwgidaz]

Re.
Je remplace la corde par une masse tenue entre deux ressorts. Est-ce une onde stationnaire ?
Puis par deux masses tenues entre ressorts, puis 3 puis 4, etc.
À quel moment ça s’arrête d’être des masses entre ressorts pour devenir une corde ?

Ceci n’empêche que le traitement mathématique comme deux ondes progressives et facile et commode. Mais ce n’est qu’une façon de voir les choses et non LA façon.
A+

C'est bien à ce genre de choses que je pensais.
Résonateurs à constantes localisées ou pas.
Je pensais en particulier aux lignes coaxiales en électromagnétisme. On peut même panacher le localisé et le continu, par exemple avec l'abaque de Smith .

[invite5e8cd31b]

Bonsoir,

Ça y est, le phénomène commence à se préciser dans ma tête... Enfin

Je viens seulement de voir votre réponse gwgidaz, et merci beaucoup !
Vos précisions me seront utiles. ^^

Deux petites questions supplémentaires sur la guitare :

- Une corde de guitare ne possède pas une fréquence propre/de résonance mais plusieurs : la fréquence fondamentale et les fréquences harmoniques. C'est juste ?
- Lorsqu'une corde de guitare vibre, elle vibre donc à une "combinaison" de toutes ses fréquences propres (fondamentale + harmoniques), n'est-ce pas ?

Je me rends compte petit à petit que certaines sources simplifient un peu trop les informations et que ma prof de physique aurait presque besoin de réviser les fréquences propres...

Encore une fois, je ne peux que vous remercier !
J'ai vraiment l'impression de mieux comprendre grâce à vous...

Winterfell

[gwgidaz]

Bonjour,

"Lorsqu'une corde de guitare vibre, elle vibre donc à une "combinaison" de toutes ses fréquences propres (fondamentale + harmoniques), n'est-ce pas ?"
Dans le cas général, oui.
En fait, ça dépend où on la pince. Si c'est bien au milieu, il n'y aura que la fondamentale en théorie ( mais le reste de la guitare "joue" ...)

Si on la pince n'importe où, il y aura des tas d'harmoniques.
Si on l'excite en appliquant une fréquence unique correspondant à une fréquence de résonance - par exemple à l'aide d'un haut parleur placé à proximité ou d'une autre guitare * - il y aura théoriquement seulement cette fréquence.

Mais....Si on l'excite très fortement avec sa fréquence fondamentale, il y aura aussi quelques harmoniques ....Eh oui, parce que la belle sinusoïde sera déformée, et on a vu qu'une sinusoïde déformée comporte aussi des harmoniques ( séries de Fourier) .


* Si tu fais vibrer une corde de guitare, et que tu places à proximité une autre guitare, sa corde correspondant à la même fréquence va vibrer un peu. C'est une particularité curieuse des résonateurs, que de pouvoir se coupler entre eux s'ils résonnent sur la même fréquence, même si l'energie reçue par celui qui la reçoit est une partie faible de l'énergie présente dans celui qui "émet" .

Comme tu vois, ça se complique si tu creuses.... peut-être trop !

[gwgidaz]

Bonjour,

"Je me rends compte petit à petit que certaines sources simplifient un peu trop les informations et que ma prof de physique aurait presque besoin de réviser les fréquences propres..."

Ta prof a raison de ne pas trop compliquer. Pédagogiquement, il vaut mieux d'abord bien comprendre les phénomènes simplifiés, avant de trop creuser...

[invite5e8cd31b]

C'est sûr, c'est pour cela que j'ai été perdu dès le début quand je suis tombé sur des sources trop complexes...
Mais ce que j'ai lu au début de simplifié est en fait trop simplifié parfois...
En tout cas, merci de votre réponse !

Tiens d'ailleurs, vous ne m'avez pas confirmé cette phrase :

Une corde de guitare ne possède pas une fréquence propre/de résonance mais plusieurs : la fréquence fondamentale et les fréquences harmoniques. C'est juste ?

Je me pose (encore) une autre question, cette fois plus compliquée :
- Pourquoi une corde possède-t-elle plusieurs fréquences propres ?


En tout cas, vraiment merci de l'aide que vous m'apportez, sur des notions où je m'embrouille avec des sites/livres...

[LPFR]

...

Je me pose (encore) une autre question, cette fois plus compliquée :
- Pourquoi une corde possède-t-elle plusieurs fréquences propres ?
...

Re.
Je ne suis pas sur que cette question ait une réponse physique.
C’est de la même nature de pourquoi un cheval a plusieurs façons de marcher et courir (allures).
On constate que beaucoup d’objets ont plusieurs fréquences propres (pas une escarpolette !).
C’est lié aux « degrés de liberté », mais ce n’est pas la réponse que vous attendez.
A+

[invite5e8cd31b]

Cela ne m'étonne pas ! Mais je préférais avoir confirmation...
Encore merci

[gwgidaz]

Bonjour

A mon avis, une réponse a déjà été envisagée:
".....Les seules fréquences pour lesquelles la pagaille disparaît correspondent aux fréquences de résonance de la corde."
Et ce sont toutes les ondes stationnaires qui ont des "zéros" aux deux extrémités de la corde. Ce sont les seules qui peuvent exister sur la corde.

Bonne nuit

[invite5e8cd31b]

Bonjour,

Merci de cette confirmation. Cela me semblait évident, mais justement ma prof de physique m'avait dit le contraire... ^^

* Si tu fais vibrer une corde de guitare, et que tu places à proximité une autre guitare, sa corde correspondant à la même fréquence va vibrer un peu. C'est une particularité curieuse des résonateurs, que de pouvoir se coupler entre eux s'ils résonnent sur la même fréquence, même si l'energie reçue par celui qui la reçoit est une partie faible de l'énergie présente dans celui qui "émet" .

Oui j'avais trouvé ce principe avec les pendules justement !
D'ailleurs, c'est le même principe que la caisse de résonance avec les cordes de guitare ? Les cordes produisent le son qui est transmis dans l'air et il y a résonance, les deux sont donc couplés ?
Je pense que là, cela devient un peu compliqué mais il me semble que la caisse de résonance "sélectionne" la fréquence propre dans le son produit pour entrer en résonance et amplifier le son ?

Je n'en parlerai sans doute pas dans mes TPE, c'est plus une question de curiosité ici. ^^

[LPFR]

Re.
Dans une guitare classique la cage de résonance ne joue pas un grand rôle. Par contre, le « couvercle » la table d’harmonie joue un rôle important. Les vibrations de la corde se transmettent à la table d’harmonie par le chevalet. La table vibre avec un mélange de modes propres proches des harmoniques de la note de la guitare et c’est la table qui transmet le son à l’air. Ce « filtrage » par les modes propres de la table d’harmonie, fait la différence entre une bonne et une mauvaise guitare. La table ne sert pas cage de résonance et n’amplifie en rien le son. Elle améliore le couplage entre la corde et l’air.

Dans une guitare moderne, il ni a pas de table d’harmonie, et la transmission du son de la corde à l’air est laissé à la charge de l’électronique qui, elle, amplifie vraiment le son.
A+

[invite5e8cd31b]

La caisse de résonance en soit n'est pas l'essentiel évidemment, mais "contient" l'air où se propage ensuite le son, non ?

[LPFR]

La caisse de résonance en soit n'est pas l'essentiel évidemment, mais "contient" l'air où se propage ensuite le son, non ?

Re.
Depuis quand êtes vous obligé de rentrer dans la cage de résonance de la guitare pour l’entendre ?
Le son qui se propage dans la cage de résonance à une influence faible sur le comportement de la table d’harmonie.
Le son que vous entendez est celui transmis à l’air par la table d’harmonie.
A+

[invite5e8cd31b]

Re,

Je n'ai pas dit ça. Le son est produit par les cordes, grâce au chevalet est transmis à la table d'harmonie qui amplifie et transmet la vibration à l'air à l'intérieur de la caisse de résonance, où le son est réfléchit à cause des parois et donc est encore amplifié puis le son sort par la rosace, non ?
La caisse de résonance ne s'appelle pas caisse de résonance pour rien... ? ^^

[LPFR]

Re,

Je n'ai pas dit ça. Le son est produit par les cordes, grâce au chevalet est transmis à la table d'harmonie qui amplifie et transmet la vibration à l'air à l'intérieur de la caisse de résonance, où le son est réfléchit à cause des parois et donc est encore amplifié puis le son sort par la rosace, non ?
La caisse de résonance ne s'appelle pas caisse de résonance pour rien... ? ^^

Re.
La table d’harmonie d’amplifie rien !
Elle vibre et transmet du son de chaque côté. Il est possible qu’une partie du son transmis à l’intérieur de la cage sorte par le trou par un effet de bass-reflex
Mais le son que vous entendez vient surtout de la table d’harmonie et non du trou.

Et oui, la cage de résonance n’est pas une cage de résonance. Vous ne pourriez pas avoir une cage qui résonne pour toutes les notes de la guitare. Oui, elle s’appelle improprement « cage de résonance ».

Vous comprendrez le rôle de la table d’harmonie le jour où vous aurez accès à un diapason.
Frappez-le. Le son qu’il produit est très faible. Appuyez le pied sur une surface dure (une table par exemple) et du coup vous entendez le son. La table n’a pas amplifié le son, elle a amélioré le couplage entre le diapason et l’air.
A+

[stefjm]

[...]La table n’a pas amplifié le son, elle a amélioré le couplage entre le diapason et l’air.

Vous avez une définition bien restrictive pour "amplifier".

Un diapason tout seul dans l'air : Le micro mesure que dalle longtemps.
Un diapason et une table : Le micro mesure beaucoup pas longtemps.

Il y a bien eu amplification de quelque chose... (à énergie constante évidement...)

[invite5e8cd31b]

Wouaw, c'est très embrouillant tout ça... Confirmation, je ne l'aborderai pas !

Et justement, je viens de finir mon passage sur les fréquences harmoniques, pensez-vous qu'il est utile que j'explique la relation entre la longueur d'onde et la longueur de la corde, tout ça... ?
Je ne pense pas que ça soit utile pour les ondes stationnaires mais je me trompe peut-être...

[invite5e8cd31b]

Bonsoir,

Je me permets de reposer la question (quit à faire un double post, désolé...) car j'ai l'impression qu'elle a été oubliée or j'ai vraiment besoin de votre aide pour y répondre :

Je viens de finir mon paragraphe sur les fréquences harmoniques mais je n'ai pas expliqué la relation entre la longueur d'onde, la longueur de la corde, la période, la fréquence, etc...
(Cette relation est par exemple détaillée ici : http://www.physicsclassroom.com/clas...-and-Harmonics)

Pensez-vous qu'il est quand même utile d'expliquer cette relation sachant que j'aborde ensuite les ondes stationnaires ?

Merci d'avance de votre réponse,
Winterfell

[gwgidaz]

Bonjour,
Si, on t'avait déjà répondu. Dans ton TPE, la propagation des ondes , leur composition qui forment des ondes stationnaires , la reflexion, la transmission ( les onde qui s'atténuent en traversant un milieu) sont plus importants que le phénomène de résonances qui n'est pas vraiment présent dans ces problèmes d'imageries.

[invite5e8cd31b]

Bonjour,

Oui ça je sais bien et encore une fois, cela fait partie de ma troisième partie (qui est la plus conséquente aussi).
Mais il faut bien que je traite des ondes stationnaires car je parle de la Corde de Melde (pour ensuite aborder simplement la Cymatique et les Plaques de Chladni).
Or je ne sais pas s'il est nécessaire d'évoquer la relation entre la longueur d'onde et la longueur de la corde.
En attendant, je vais essayer d'expliquer les ondes stationnaires et voir si c'est suffisamment complet ou si j'aurai besoin de parler de cette relation.