Ondes et Signaux
Niveau
3eme
Sous-categorie
signaux-periodiques
Programme officiel
Cycle 4 - Des signaux pour observer et communiquer
Prerequis
Definition
Une onde est une perturbation qui se propage dans un milieu ou dans le vide, transportant de l'energie sans transporter de matiere. Un signal est une grandeur physique qui varie dans le temps et peut transmettre une information.
A retenir
- •Une onde transporte de l'energie SANS transporter de matiere
- •Vitesse du son ≈ 340 m/s, vitesse de la lumiere ≈ 300 000 km/s
- •f = 1/T : plus la frequence est grande, plus la periode est petite
- •L'oreille humaine percoit les sons de 20 Hz a 20 000 Hz
Une onde transporte :
Exemple resolu pas a pas
ENONCE (style brevet)
Un eclair est vu 3 secondes avant d'entendre le tonnerre. A quelle distance se trouve l'orage ? (vitesse du son = 340 m/s)
SOLUTION
La lumiere voyage quasi-instantanement (300 000 km/s), donc on voit l'eclair immediatement.
Le son met 3 secondes pour arriver.
Utiliser v = d/t, donc d = v × t
d = 340 × 3 = 1020 m
Pourquoi voit-on l'eclair avant d'entendre le tonnerre ?
Pieges classiques au brevet
Piege 1
Confondre frequence et periode
Une onde de periode 0,01 s a une frequence de 0,01 Hz
La frequence (Hz) est le nombre d'oscillations par seconde. La periode (s) est la duree d'une oscillation. f = 1/T.
T = 0,01 s donc f = 1/0,01 = 100 Hz
Piege 2
Penser que le son se propage dans le vide
Les astronautes peuvent se parler dans l'espace sans radio
Le son a besoin d'un milieu materiel (air, eau, solide). Dans l'espace, c'est le silence total !
Dans le vide spatial, aucun son ne peut se propager
Piege 3
Oublier les conversions d'unites
f = 2 kHz, T = 1/2 = 0,5 s
Frequence en Hz, temps en secondes, distance en metres.
f = 2 kHz = 2000 Hz, T = 1/2000 = 0,0005 s = 0,5 ms
Piege 4
Confondre vitesse et frequence
Le son devient plus aigu dans l'eau
La vitesse depend du milieu, la frequence depend de la source. Changer de milieu change λ mais pas f.
Dans l'eau, v augmente donc λ augmente, mais f reste la meme
Comment resoudre un probleme d'ondes ?
Quand utiliser cette methode ?
Quand l'enonce parle de son, lumiere, radio, frequence, periode, vitesse de propagation.
Identifier le type d'onde
Son (340 m/s dans l'air) ou lumiere/radio (3×10⁸ m/s) ? Ca change tout !
Reperer les donnees et l'inconnue
Quelles grandeurs sont donnees (f, T, v, d, t) ? Que cherche-t-on ?
Choisir la bonne formule
f = 1/T pour frequence/periode, v = d/t pour vitesse, λ = v/f pour longueur d'onde.
Appliquer avec les bonnes unites
Convertir en SI : Hz, m, s. Attention aux kHz (×1000) et km (×1000) !
