Ondes mécaniques progressives périodiques
 

I. Objectif

Étudier les ondes mécaniques progressives périodiques.

II. Dispersion des ondes à la surface de l’eau

1. Matériel

• Une cuve à ondes.
• Un stroboscope électronique.
• Un réglet.
• Un objet opaque (plaque de cuivre par exemple).

2. Manipulation

• Mesurer la longueur de l’objet et le placer au fond de la cuve le plus loin possible de la source d’ondes.
• Générer des ondes sinusoïdales planes parallèles de fréquence f₁=80Hz.
• Mesurer sur le verre dépoli la longueur correspondant à 5 longueurs d’onde (5l₁) ainsi que la longueur de l’image de l’objet opaque.
• Après avoir arrêté le stroboscope de la cuve, déterminer la fréquence exacte f₁ de l’onde à l’aide du stroboscope électronique.
• Renouveler ces opérations pour une fréquence f₂=25Hz. S’il est difficile de mesurer une longueur correspondant à 5l₂, mesurer une longueur correspondant à 3l₂.

3. Exploitation

• Compte tenu du grossissement, déterminer les valeurs des longueurs d’onde l₁ et l₂.
• En déduire les célérités v₁ et v₂ des ondes de fréquences f₁ et f₂.
• On se pose maintenant la question de l’origine de l’écart entre les valeurs v₁ et v₂.
  • Déterminer l’écart relatif entre ces valeurs.
  • Évaluer la précision de la mesure sur l.
  • Comparer ces valeurs et conclure.

II. Etude de la double périodicité

1. Matériel

• Un émetteur d’ultrasons (noté E.U.S.) et un récepteurs d’ultrasons (noté R.U.S.).
• Deux platines de câblage.
• Un oscilloscope bicourbe.
• Trois fiches BNC.
• Un générateur basse fréquence (wavetek Pierron).
• Un réglet.
• Des fils de connexion.

2. Manipulation

• Réaliser le montage suivant:

• Régler la fréquence du GBF au voisinage de 40kHz de façon que le signal reçu soit le meilleur possible et déterminer cette fréquence de façon précise à l’aide de l’oscilloscope.
• Placer le R.U.S. face à l’E.U.S. (quelques centimètres) de façon à ce que les tensions aux bornes de l’E.U.S. et du R.U.S. soient en phase. Le point de l’espace où se trouve l’E.U.S. (qui constitue la source des ondes ultrasonores) sera noté S.
• Repérer sur la table la position M₁ du R.U.S. (trait de crayon).
• Faire un schéma annoté à l’échelle 1 des oscillogrammes.
• Reculer le R.U.S. jusqu’au point M₂ vibrant en phase (de la même façon) que le point M₁.
• Existe-t-il d’autres points M_i qui vibrent en phase avec le point M₁? Si oui placer le R.U.S. au point M₁₀ et repérer sa position sur la table (trait de crayon).

3. Exploitation

• Que peut-on dire de la vibration du point M₁ par rapport à celle du point S?
• Que peut-on dire de la position des points M₁ et M₂?
• Qu’est ce que la période spatiale?
• A l’aide des mesures, déterminer la longueur d’onde l de l’onde ultrasonore.
• Sachant que la célérité des ultrasons dans l’air à 20°C est v=342m.s^-1, déterminer la valeur de l par le calcul.
• Déterminer l’écart relatif sur la valeur de l.

Correction | Liste des travaux pratiques | Accueil