Comprendre la fréquence fondamentale et les ondes debout
* Fréquence fondamentale: Il s'agit de la fréquence naturelle la plus basse à laquelle un système (comme une chaîne, un tuyau ou un tambour) peut vibrer. C'est la fréquence qui produit le modèle de vibration le plus fondamental et le plus simple.
* vagues debout: Ce sont des modèles d'onde qui semblent être stationnaires car l'interférence de deux vagues se déplaçant dans des directions opposées crée des points d'amplitude maximale (antinodes) et une amplitude nulle (nœuds).
Pourquoi les fréquences plus basses ne créent pas des ondes debout
1. Resonance: Les ondes permanentes ne se forment que lorsque la fréquence des ondes entrantes correspond (ou est un multiple de) les fréquences de résonance naturelles du système. Ces fréquences de résonance sont déterminées par les propriétés physiques du système (par exemple, longueur, tension, masse par unité de longueur).
2. Interférence: Pour une onde permanente pour se former, l'onde entrante et son onde réfléchie doivent interférer de manière constructive. Cela signifie que les crêtes et les creux des deux vagues doivent s'aligner.
3. Fréquence et longueur d'onde: La relation entre la fréquence (f), la longueur d'onde (λ) et la vitesse de l'onde (v) est donnée par:
* v =fλ
* Une fréquence plus faible signifie une longueur d'onde plus longue.
* Une longueur d'onde plus longue ne conviendra pas aux conditions aux limites du système pour que des interférences constructives se produisent.
Exemple:un instrument à cordes
Imaginez une chaîne de guitare.
* Fréquence fondamentale: Ceci est la note que la chaîne produit lorsqu'elle est arrachée.
* Fréquences inférieures: Si vous essayez de forcer une onde avec une fréquence inférieure à la fondamentale sur la chaîne, la longueur d'onde de l'onde sera trop longue pour s'adapter à la longueur de la chaîne. La vague se reflétera dans les deux sens, mais elle n'interférera pas de manière constructive pour produire une onde permanente.
Conclusion
En résumé, une onde avec une fréquence inférieure à la fréquence fondamentale d'un système ne créera pas une onde permanente car elle ne peut remplir les conditions de résonance et d'interférence constructive requise pour leur formation.
