Bonjour,
Notre TPE porte sur la levitation sonore et notre expérience est un succès. Néanmoins, nous ne parvenons toujours pas à comprendre comment une onde stationnaire maintient les objets à ses nœuds... En effet nous avons cru comprendre que les zones de surpression et de dépression s'alternent toutes les demi-periodes, ce qui nous semble au bout d'un cycle s'annuler...
En espérant avoir été clair, merci d'avance !
Bonjour.
Je pense que cette discussion aura plus sa place ici.
Une onde est une variation de pression, et aussi une variation de vitesse, si la masse de l'objet n'est pas trop grande par rapport à sa surface, il va vibrer avec le son.Envoyé par Outini
La pression subit dépend de la position et la variation spatiale est très rapide au voisinage des noeuds. La pression moyenne devient non nulle car il faut considérer la pression oscillante sauf une surface oscillante.
On rencontre cet effet aussi pour une onde EM agissant sur des charges, le résultat moyen s'appelle la pression de radiation.
Au revoir.
Comprendre c'est être capable de faire.
Bonjour,
Tout d'abord merci de vous intéresser à notre problème. Je ne vais pas vous cacher que votre réponse nous paraît assez complexe pour notre modeste niveau. Nous avons donc bien compris que l'onde stationnaire implique des variations de vitesse, qui eux même induisent des variations de pression. Nous avons également compris qu'il fallait prendre en compte également la vibration de l'objet (même si lors de l'expérience cette vibration n'est pas visible à l'œil). Y a-t-il un phénomène de non-linéarité en action ? Si oui comment le calculer ? La pression atmosphérique a-t-elle un rôle ?
C'est un effet non linéaire, il provient de la variation de pression vibratoire dépendant de la position.
Vous ne précisez l'objet utilisé, je suppose qu'il est très léger, genre feuille de papier.
La pression atmosphèrique n'est pas directement en jeu. Elle intervient dans la densité de puissance car l'impédance acoustique dépend de la pression absolue.
Comprendre c'est être capable de faire.
Nous utilisons en effet une bille de polystyrène.
Qu'entendez vous par '' pression vibratoire ''?
La bille vibre-t-elle parallèlement au sens de propagation des ondes qui créent notre onde stationnaire ?
L'onde sonore est une variation de vitesse et aussi une variation de pression, ces oscillations sont en phase dans une onde progressive, elles sont déphasés lorsqu'il y a une part d'onde réfléchie.
La vibration de la bille se fait dans le sens de propagation, puisqu'il s'agit d'onde longitudinale.
http://www.audiocontact.fr/docs/tuto...ores_part1.pdf
Ce petit cours donne un aperçu dde l'onde sonore. Il n'aborde pas l'aspect pression de radiation.
Comprendre c'est être capable de faire.
Voici une lecture spécialisé à propos de la pression de radiation.
http://www.dalembert.upmc.fr/Oleron2...n-Barriere.pdf
Comprendre c'est être capable de faire.
Bon...J'étais en effet tombé sur ce cours lorsque vous m'aviez parlé de radiation acoustique. Nous devons vous avouer que du haut de nos maigres connaissances de première S notre incurie se dévoile au grand jour... Nous espérions trouver une réponse relativement simple et nous nous apercevons que le problème s'avère plus complexe que nous ne l'imaginions ! Ainsi donc est-il possible d'expliquer cette pression variable sur une surface oscillante avec des notions abordables à notre niveau, des termes simples, même sans entrer dans les détails ?
Merci encore
La position des noeuds et ventres d'une onde stationnaire ne change pas au cours du temps. Si votre bille de polystyrène se trouve à la position d'un noeud, elle a une zone de surpression sous elle qui la pousse vers le haut et une zone de surpression au-dessus d'elle qui la pousse vers le bas. Dans l'absolu, elle est donc à une position d'équilibre stable exactement au noeud.
Si la bille n'est pas trop lourde, la gravité va simplement faire que le point d'équilibre va être un peu plus bas que le noeud.
Si la bille est trop lourde, la surpression sous la bille n'est pas assez forte pour contrecarrer la gravité et la bille tombe.
Non?
Bonjour,
Nous en étions arrivé à la même conclusion (quand vous parlez de nœud, vous signifiez bien nœud de pression et non de vitesse?)
Seulement le problème est que ces zones de surpression de dépression s'alternent chaque demi-période non ? Ce qui était une zone de pression qui la poussait vers le haut va devenir une zone de pression qui l'attire vers le bas ?
Non, dans une onde stationnaire rien ne bouge. Les zones de hautes pression (ventres) et de basse pression (noeuds) restent au mêmes endroits à tout moment.
Regardez cette vidéo où l'on vous "montrent" ces noeuds. Ils ne bougent pas. https://youtu.be/ABjRnSYw-4k
(Vers 7m35 de cette vidéo, vous devinez sur l'écran d'ordinateur au second plan une image du champ de pression)
Dernière modification par coussin ; 06/01/2018 à 16h19.
J'avais effectivement vu cette vidéo, mais sur d'autres source ces zones sont légendées ''potentiel acoustique'' et non ''pression'' ? Pour les ondes stationnaires, il nous avait pourtant semblé comprendre que les nœuds de pression sont les zones où la pression ne varie pas et les ventres de pression les zones où la pression varie au maximum positivement et négativement (par rapport à la pression atmosphérique) non ?
D'avance merci
En instantané, oui. Mais tout ça change 44000 fois par seconde et ce que la bille ressent est un champ de pression moyenné dans le temps.
Imaginez, je ne sais pas, un rail initialement horizontal et que vous pouvez penchez vers la gauche ou la droite par rapport à un pivot. Vous mettez une bille dans ce rail à la position du pivot. Si vous penchez le rail vers la gauche, la bille roule et tombe à gauche. Pareil à droite. Maintenant, imaginez que vous penchez le rail vers la gauche et vers la droite de manière périodique très vite. La bille ne va pas bouger. Car dès qu'elle commence à rouler vers la gauche, vous avez déjà penché le rail vers la droite pour rattraper la bille. En fin de compte, la bille ne bouge pas.
C'est la même chose ici. Le champ de pression change de configuration tellement vite que la bille voit un champ "moyen" qui maintient la bille à la position des noeuds.
D'accord oui je vois. Et donc pourquoi cette pression moyennée n'est-elle pas nulle ?
J'ai une hypothèse, dites-moi si je me trompe : si je suis le principe de Bernoulli : "On constate une diminution de pression du fluide dans les régions où la vitesse d'écoulement est augmentée", les ventres de déplacement (ou ventres de vitesse) de l'onde stationnaire sont les zones où la vitesse est la plus grande et donc où la pression est la plus faible. C'est ça ?
Non, Bernoulli n'est pas fait pour la propagation des ondes, cette loi ne donnera pas les relations voulues.
Comprendre c'est être capable de faire.
Ah ! Mince...Moi qui croyais avoir enfin trouvé une approche du problème simple... Donc si je comprends bien, dans une onde stationnaire les zones de surpression et de dépression ne varient pas. Mais comment expliquer cela simplement sans ce principe ? Si il n'est pas fait pour la propagation des ondes, il n'est même pas compatible avec une onde stationnaire ?
Il n'y a pas grand chose à expliquer, c'est comme ça. C'est la nature d'une onde stationnaire (qui n'est, en fait, pas une onde à strictement parler).
Je sais, ce n'est pas votre niveau mais votre système est l'analogue sonore des réseaux optiques. On fait la même chose avec des cavités optiques dans lesquels on crée des ondes stationnaires de lumière. Les noeuds et ventres de pression dans le cas sonore sont remplacés par des noeuds et ventres de champ électromagnétique dans le cas optique et, de la même manière et sous certaines conditions, on peut piéger des particules aux noeuds de champ électromagnétique.
D'accord. Donc si je comprends bien notre animation d'une onde stationnaire est fausse : https://www.geogebra.org/m/pbbRkGJk
Donc selon vous il serait vain d'essayer d'expliquer ces variations de pression et directement annoncer qu'une onde stationnaire présente des zones de surpression et de surpression fixes ?
Pour l'anecdote, ce sujet est d'actualité puis qu'il apparaît dans la prestigieuse revue Phys Rev Letters : https://physics.aps.org/synopsis-for...ett.120.044301
