Introduction à la notion d'onde

saluée bienvenus aujourd'hui on va donc commencer à s'intéresser à la physique des ondes alors je vais commencer par donner quelques exemples des ondes de la vie de tous les jours des exemples d'objets physiques qui nous entoure et ensuite on va définir proprement cette notion donc par exemple ici on peut voir une goutte d'eau qui tombent sur une surface d'eau donc filmé en slow motion filmée au ralenti on voit qu'on a une sorte de perturbations circulaire qui se propage tout autour de la zone d'impact autre exemple facile auquel on pense souvent basses et les ondes électromagnétiques donc toutes les ondes qu'on a par exemple avec un téléphone portable wifi ou même plus simplement la lumière et enfin dernier exemple on peut créer une onde sur une corde en agitant le bout de la corde par exemple c'est ce que c'est ce que fait ce bonhomme ici dans sa salle de muscu alors te fais pas de soucis on va reprendre toutes ces notions va bien expliqué tous ces concepts depuis le début et on va commencer simplement avec l'exemple de la corde donc voici notre corde qui a une certaine longueur et donc on va regarder plus précisément ici donc si je tiens ce bout que je marque en jaune ici qu'est ce qui se passe pour la corde si par exemple je secoue cette extrémité qu'est ce qui se passe si je monte cette extrémité jusqu'à un certain point par exemple ici donc à quoi ressemble la corde quand j'ai tiré son extrémité jusqu'à cet auteur bien sûr la corde et flexible donc qu'elle va prendre une forme qui va probablement ressembler à quelque chose comme ça voilà donc maintenant je pars de cette deuxième situation et je rabaisse l'extrémité de la corde ou jeu-là ce coup vers le bas je la ramène exactement au point de départ je la ramène ici donc qu'est ce qui se passe pour le reste de la corde qui était déjà soulevé en l'air en fait ce point par exemple ici que je marque en violet avait une certaine vitesse verticale puisque la corde était en train de monter vers le haut donc elle va continuer dans une certaine mesure à monter vers le haut peut-être jusqu'à ce niveau ici voilà que je marque en violet donc ça va soulever un peu plus la partie de la corde qui était à droite plus bas donc du coup dans cette seconde photographie de la corde à cette deuxième instant en fait qu'est ce qui se passe dans la corne va ressembler quelque chose comme ça ok donc si je continue ce mouvement dans lequel je secoue l'extrémité de l'accord qu'est ce qui se passe quand j'ai le point quand j'arrive au point le plus bas c'est à dire le point symétrique du point jaune donc quelque part par là voilà le point le plus bas et bien par exemple ici ce point qui était au maximum va être ramené plus bas puisque j'ai tiré l'extrémité de la corne vers le bas donc il sera peut-être quelque part par ici et puis ce point qui était à mi hauteur on va dire à celui va continuer à se trouver plus haut alors peut-être qui va se retrouver ici ce qui va bien sûr tirer vers le haut l'extrémité droite de la corde qui n'avait pas encore bougé donc si j'essaie de tracer la lueur de la corde dans ce troisième instance est 3e photographies de l'accord nous donne quelque chose comme ça donc on peut continuer et terminer le cycle en ramenant la corde au niveau de départ donc je vais dessiner avec une quatrième couleur voilà envers la position de la corde lorsqu'on a fini le cycle c'est à dire qu'on est parti du milieu en aller jusqu'en haut on est allé tout en bas et on revient au milieu donc ce point qui était là sur la corde qui avait une vitesse vers le bas va donc descendre peut-être jusqu'à quelque part par là voilà ce point qui était au maximum va lui descendre jusqu ici voilà jusqu'ici et enfin ce point qui avait une vitesse vers le haut va continuer son mouvement pour atteindre par exemple ce niveau là ce qui va avoir bien sûr pour effet de lever vers le haut le reste de la corde qui n'avait pas encore bougé donc pendant ce quatrième instant si on prend une photo de la corde ça va nous donner quelque chose comme ça où ça devrait être plus rond ici à mon dessin est pas tout à fait réussi voilà donc en arrondissant un peu voilà quelque chose qui ressemble un peu plus à lavey à la réalité toujours de la même façon on peut continuer le raisonnement mais cette fois en arrêtant d'agiter de secouer l'extrémité de la corne donc qu'est ce qui va se passer à ce point va rester au même endroit puisqu'il est 108è c'est qu'on apporte plus la force pour le faire bouger ce point qui était à son maximum en bas va remonter jusqu ici par exemple voilà ce point va lui commencé à descendre jusqu'à environ ce niveau le point maximum ici va se retrouver à peu près par ici et enfin l'avant de la corde va également se soulever pour donner cette troisième courbe en rouge et donc s'il n'ya pas perdre d'énergie dans ce mouvement est bien la perturbation que je dessinais en rouge ici va continuer à se propager sur la corde indéfiniment et donc si je regarde l'état de la corde un instant plus tard mais en fait je vais avoir quelque chose comme ça donc c'est cette perturbation que j'encadre ici en rouge qui se propage le long de la corde indéfiniment à condition bien sûr qu'il n'y ait pas de perte d'énergie et donc cette perturbation qui se propage le long de la corde c'est justement une onde donc c'est bon moment pour définir donner la définition exacte d'une onde qu'est ce que c'est qu'une onde on va sur wikipédia une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales du milieu elle se déplace avec une vitesse déterminée qui dépend des caractéristiques du milieu de propagation une onde transporte de l'énergie sans transporter de la matière donc une onde c'est une propagation d'une perturbation sur son passage qui fait varier les propriétés physiques locales du milieu et elle se caractérise par le transport d'énergie sans le transport de matières est-ce que ici sur le cas de notre monde qui se déplace sur une corde est ce qu'il y avait transport de matières pas non plus que chaque point faisait une oscillation verticale mais restait à la même abscisse sur l'axé x donc il n'y avait pas transport de matière mais il a bien de transport d'énergie puisque cette onde contient une énergie donc encore une fois pour préciser dans le cas de notre exemple le milieu dans lequel se propage cette perturbation cette onde c'est la corde donc le milieu c'est la corde alors il existe bien sûr des ondes qui peuvent aussi se propager dans le vide dans le vide absolu comme par exemple les ondes électromagnétiques et alors pourquoi il ya transport d'énergie sur cette corde par exemple si je prend un point à cet endroit sur la corde et bien au bout d'un certain temps lorsque l'on ne va pas c'est ce point va effectuer une oscillation vers le haut puis vers le bas et donc si j'ai eu une oscillation vers le haut vers le bas est versée bien que l'énergie que j'ai mis dans cette corde en agitant l'extrémité ici ben est transmise jusqu'à ce point puisqu'on a un mouvement qui se créent à ce point là si par exemple j'avais un objet posé juste sur la corde à cet endroit là et bien cet objet serait soulevée il aurait plus d'énergie potentielles donc on comprend bien que cette perturbation c'est exactement un transport d'énergie donc bien sûr comme tu t'en doutes cette définition qu'on a donnée ici c'est une définition très général il existe bien sûr différents types d'ondés il n'y a pas que les ondes sur les cornes donc par exemple on peut penser aux ondes sonores donc j'imagine que tu as déjà vu une enceinte vivre et par exemple donc effectivement le sont en fait c'est bien une onde et qu'est ce qui crée cette ombre basse et la vibration de la membrane comme on l'a vu dans la vidéo donc par exemple si je schématise un peu la situation j'ai dessiné en bleu ici cette membrane qui va vibrer vers l'avant et vers l'arrière une certaine fréquence est bien ce qu'est ce qui va se passer si je représente l'air comme certain nombre de molécules chaque point est ici une molécule est bien cette vibration de la membrane va compresser et dilatés l'air donc en cette membrane à un mouvement vers l'avant les molécules de l'air se retrouve comprimé leur densité augmente dans une région bien donner c'est ce qu'on a ici dans ce carré puis lorsque la membrane repart vers l'arrière et ben on crée une zone avec une densité plus faible et ainsi de suite donc si cette membrane continue de vibrer indéfiniment eh bien on a ses zones de compression et de dilatation de l'air qui se propage dans la même direction que la membrane c'est ce qu'on appelle en fait une onde sonore alors ce qu'on peut remarquer aussi pour cette onde sonore c'est que la perturbation et le mouvement des molécules d'air et dans la même direction que la propagation de l'ondé sonore longue sonore se propage ici vers la droite et le mouvement des molécules d'air est exactement dans la même direction donc lorsque le mouvement des molécules est identique se fait sur la même direction que la direction de propagation de l'ondh mais à ce moment là on parle d'une onde longitudinale longitudinal et donc dans le cas de l'accord d'ici je vais prendre une couleur différente dans le cas de la corde cette fois la perturbation elle se propage bien vers la droite mais le mouvement des molécules il était verticale donc c'est ce qu'on appelle en fait ils n'ont de transversale alors pourquoi une onde transversale parce que la vibration et dans une direction qui est perpendiculaire à la direction de propagation chaque point vibre sur l' axe vertical mais la perturbation se propage sur l' axe horizontal donc on appelle ça une onde prince vert salle donc deux types d'onde à bien différencier longue transversale et londe longitudinale alors je reviens sur l'exemple de cette corde qu'est ce qu'on a fait on a fait un seul cycle d'excitation n'a levé lot de la corde on est revenu au central et jusqu'en bas est revenu donc ça nous a donné cette perturbation unique qui se propage mais qu'est ce qui se passe dans le cas où je vais répéter ce cycle à l'infini c'est à dire je soulève je reviens au milieu je vais jusqu'en bas je reviens au milieu et ainsi de suite je reproduis cette excitation un certain nombre de fois qu'est ce qui se passe sur la corde alors on va descendre pour faire un peu de place donc si je continue d'exciter cette corde et ben elle va ressembler à quelque chose comme ça voilà avec ici donc le début de l'excitation c'est à dire le premier mouvement vers le haut et puisque je continue de maintenir cette excitation vers le haut et vers le bas à l'extrémité gauche et bien on va créer ce qu'on appelle une onde périodiques donc les ondes périodiques on va les étudier plus en détail dans les prochaines vidéos on va voir la notion de périodes de longueur d'onde de vitesse de propagation donc ce qu'il faut bien retenir de tout ça c'est que la définition déjà une onde c'est une propagation d'une perturbation qui produit sur son passage une variation des propriétés physiques du milieu donc c'est une perturbation qui peut être transversale sealyham mouvement dans la direction perpendiculaire à la direction de propagation ou une perturbation longitudinal si par exemple ici il y à un mouvement des molécules dans la même direction que la direction de propagation et donc même si dans le cas de l'exemple de la corde on a un mouvement de matières transversale et ici on a des variations de densité longitudinal et mais il ya quand même des grandes similitudes entre ces deux exemples par exemple je peux essayer de tracer la densité en fonction de l'action x la densité de molécules si cette ligne que j'ai tracé c'est le niveau moyen qu'est ce qui se passe ici on a une densité qui est très élevé dans on est dans une zone de compression ici on a une densité qui est très faible c'est une zone de dilatation très élevé très faible très élevé et donc si je trace par exemple la courbe de la densité en fonction de l'axé x et ben je vais obtenir je vais obtenir une courbe très similaire à notre corde c'est à dire une variations périodiques voilà à peu près ce qu'on peut obtenir donc même si c'est pas les mêmes quantités physiques ici on va plutôt écrire la position en fonction du temps ici on va parler plutôt de la densité en fonction du temps là on se rend compte qu'on peut les décrire avec les mêmes outils mathématiques puisqu'on a de grandes similitudes entre ces tombes de transversale sur une corde par exemple et cette onde longitudinal cette onde sonore donc on s'arrête là en garde pour la prochaine vidéo à tout l'étude des propriétés de ces ondes périodiques