Le mouvement des vagues est partout sur Terre et dans l'univers. Les types d'ondes comprennent les ondes sonores, les vagues d'eau, les ondes sur une corde et les ondes électromagnétiques, pour n'en nommer que quelques-unes.
Qu'est-ce qu'une vague?
Une vague, en termes techniques, est une perturbation dans un milieu qui se propage d'un endroit à un autre via des oscillations (mouvements de va-et-vient) dans ce milieu. Plus simplement, c'est une vibration portée par la matière à travers le temps et l'espace.
Une caractéristique importante d'une onde est qu'elle transfère de l'énergie mais pas de la matière. Une vague commence par un gain d'énergie quelque part dans un milieu, comme une main poussant à la surface d'un étang. Comme chaque particule d'un matériau reçoit de l'énergie de cette poussée initiale - dans cet exemple, les molécules d'eau - elle se heurte aux particules à côté de lui, qui heurtent les suivantes et ainsi de suite.
Les molécules d'eau n'ont pas ' tous se réorganisent en de nouveaux endroits dans l'étang; ils ne se bousculaient que les uns contre les autres de la façon dont les gens se tenant côte à côte dans une foule pouvaient ricocher en place après que quelqu'un au bord tombait en eux.
Les vagues sont de deux types:
Les ondes transversales Les ondes longitudinales Les propriétés des vagues les plus fondamentales sont la longueur d'onde, l'amplitude, la fréquence et la période . Une longueur d'onde L'amplitude La fréquence La période La vitesse des vagues ( v v \u003d λ × f
sont formées par de la matière qui oscille à angle droit par rapport à la direction du mouvement de l'énergie. Par exemple, quelqu'un qui pompe l'extrémité d'une corde à sauter fixée à un mur déplace verticalement les morceaux du médium (la corde) tandis que l'énergie se déplace horizontalement le long de la corde jusqu'au mur, jusqu'à ce que toute la corde bouge.
sont formées par de la matière qui oscille dans la même direction que l'énergie qu'elle transporte. Les premiers exemples d'ondulations dans une piscine ou à travers une foule qui a été perturbée à une extrémité sont tous deux longitudinaux.
Propriétés de base des vagues
est définie comme la distance entre tout point d'une onde et exactement le même point sur l'onde suivante .
Par exemple, une longueur d'onde peut être mesurée de la crête, ou sommet, d'une vague dans l'océan à la crête de la prochaine vague. La longueur d'onde est désignée par la lettre grecque minuscule lambda ( λ
) et utilise l'unité SI de longueur, mètres (m).
de l'onde, < em> A
, est une mesure du déplacement maximum de toute matière dans le milieu depuis son équilibre (ou position de repos). Ainsi, pour une onde sinusoïdale montant et descendant autour de l'axe des x, l'amplitude a la même amplitude que la position la plus élevée ou la plus basse. Pour mesurer le déplacement, l'amplitude est également mesurée en mètres (m).
d'une onde, f
, est une mesure du nombre d'ondes qui passent par, ou combien d'oscillations se produisent, en une seconde. L'unité de fréquence SI est le hertz (Hz). Par exemple, un enfant sur une balançoire oscille d'avant en arrière autour de la position de repos de la balançoire, effectuant un aller-retour complet toutes les trois secondes. Cela signifie qu'elle passe par un tiers d'une onde pleine (oscillation) chaque seconde, donc sa fréquence serait de 1/3 Hz.
d'une onde, T
, est l'inverse de la fréquence; au lieu du nombre d'ondes par seconde, il mesure le temps nécessaire pour qu'une onde complète ou une oscillation se produise. Elle est donc mesurée en unité de temps SI, en secondes. Pour le même enfant sur la balançoire, sa période de vague est de trois secondes. (Notez que trois est l'inverse d'un tiers.)
Vitesse d'une vague
) est la vitesse à laquelle une perturbation se déplace d'un endroit à un autre . Une onde se déplace à une vitesse (en mètres par seconde, m /s) égale au produit de la fréquence et de la longueur d'onde. L'équation d'onde est donc:
