Mécanique ondulatoire/Les ondes mécaniques progressives

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Introduction aux ondes mécaniques

Une onde mécanique représente le phénomène de propagation d'une perturbation dans un milieu sans transport de matière.
Par exemple : Une vague arrive sur un bateau. Si on repère la position du bateau sur un axe, on remarque qu'après le passage de la vague, le bateau a conservé sa position.

Il n'y a donc pas de transport de matière.

Propriétés des ondes

Définition de : Célérité

La « vitesse » à laquelle se propage une onde est appelée célérité.

On distingue plusieurs types d'onde:
Les ondes longitudinales
La perturbation associée au passage de l'onde s'effectue dans le sens de propagation.
-les ondes sonores par exemple

Les ondes transversales
La perturbation est perpendiculaire au sens de propagation de l'onde
-une corde qui oscille, une vague,...

Les ondes "quelconques"
Ce type d'onde n'est ni transverse, ni longitudinale. -La houle sur l'océan en fait partie car elle n'affecte que la hauteur des vagues mais il s'agit bien d'une onde sans transport de matière.

Les ondes se propagent dans toutes les directions qui lui sont offertes (Par exemple, lorsqu'un caillou est jeté dans une mare, l'onde résultant forme un cercle qui se propage depuis le point d'impact de la même manière et dans toutes les directions).
Par ailleurs, la célérité des ondes dans un milieu dépend uniquement de ce même milieu (le son se déplace plus vite dans l'eau que dans l'air).
Enfin, deux ondes peuvent se croiser sans se perturber.

Milieu dispersif / Milieu non dispersif

Un milieu est dit non dispersif si la propagation du profil de la perturbation se propage sans changer de forme.
En d'autres termes, si au cours de sa propagation, l'onde est atténuée, il y à une perte d’énergie, le milieu est donc dispersif.

Ondes progressives à une dimension

Une onde à une dimension est une onde qui, pour un temps donné, ne dépend que d'une dimension.

Dans un milieu non dispersif, la perturbation au point M à l'instant t est celle qui existait auparavant en un point M', à l'instant t'=t-τ (le retard τ=MM'/v, avec v, la célérité de l'onde).
Par ailleurs, la distance parcourue pendant un temps t par une onde est d=v*t, avec v, la célérité de l'onde.

Le cas des ondes sismiques

On distingue trois types d'ondes sismiques.
Les ondes sismiques P sont des ondes compressionnelle longitudinale. Elles sont les plus rapides des trois ondes sismiques.

Les ondes sismiques S, plus lente, sont des ondes transversales et verticales.

Les ondes sismiques Love, sont des ondes transversales, d'oscillations horizontales, qui sont les plus lentes des trois ondes. Elles sont responsables des dommages causés lors de tremblements de terre.