Une onde mécanique progressive est une perturbation qui se propage dans un milieu élastiquereprend ses propriétés (forme, tension, pression...) après le passage de la perturbation, sans aucun transport de matière mais avec un transport d'énergie.
Onde transversale : exemple de la corde
Dans ce cas, la déformation se fait (ici ↕) perpendiculairement au sens de son déplacement (ici, →).
Onde longitudinale : exemple du ressort
Dans ce cas, la déformation (compression) se fait dans la même direction (ici ↔) que son déplacement (ici, →).
Onde longitudinale : exemple du son
Dans les fluides (air, eau...), l'onde sonore est longitudinale. Les particules vibrent parallèlement au déplacement de l'onde (doc 1).
C'est une variation de pression qui se propage. Le son ne se propage pas dans le vide : il lui faut de la matière.
Les cordes vocales, un instrument de musique ou un haut-parleur, à l'origine d'une vibration de l'air, sont des sources sonores. La perturbation se propage, mais les particules d'air oscillent seulement de quelques micromètres autour d'une position stable.
Les solides aussi peuvent transmettre un son. La vibration s'y propage avec une faible oscillation des atomes autour de leur position d'équilibre.
doc 1 Émission d'ondes sphériques par un haut-parleur
Le retard d’une onde se propageant entre un point M1 et un point M2 est la durée séparant son passage entre ces deux points (doc. 2). Il est noté τ (lettre grecque tau) et exprimé en secondes.
doc 2 Mesure du retard entre M1 et M2
La vitesse de propagation v de l'onde entre les points M1 et M2 est appelée célérité de l'onde. Elle est définie par :
\( \displaystyle\mathsfit {v\ =\ \frac{\mathsf{M_1M_2}}{\tau}}\)
\( \displaystyle\mathsf {\mathsfit {v}\ en\ mètres\ par\ seconde\ (\mathsf {m.s^{-1}})}\)
\( \displaystyle\mathsf {\mathsf{M_1M_2}\ en\ mètres\ (m)}\)
\( \displaystyle\mathsf {\mathsfit {τ}\ en\ secondes\ (s)}\)
La célérité d'un signal ne dépend pas de son amplitude.
La célérité d'un signal ne dépend pas de sa forme.
La célérité d'un signal dépend des caractéristiques du milieu.
Exercice : L'arbitre siffle. Un spectateur entend le son 300 ms après. À quelle distance de l'arbitre se trouve-t-il ?
Donnée : La célérité du son à 20 °C est v = 340 m/s