Ondes et signaux — Caractéristiques
1. Définitions clés
Une onde est une perturbation qui se propage dans un milieu (vide, air, eau, etc.) sans transport de matière. Elle transporte de l’énergie.
- Période (T) : Durée (en secondes) pour qu’une onde effectue un cycle complet. Exemple : T = 0,5 s pour une vague toutes les 0,5 seconde.
- Fréquence (f) : Nombre de cycles par seconde (en hertz, Hz). Relation : f = 1/T. Exemple : f = 2 Hz si T = 0,5 s.
- Longueur d’onde (λ) : Distance parcourue par l’onde pendant une période (en mètres). Exemple : λ = 1 m pour une vague de 1 mètre.
2. Relation fondamentale
La vitesse de propagation (v) d’une onde dépend de sa fréquence et de sa longueur d’onde : v = λ × f. Exemple : Une onde sonore (v = 340 m/s) avec f = 440 Hz a λ = 340/440 ≈ 0,77 m.
3. Types d’ondes
- Ondes mécaniques : Nécessitent un milieu matériel (son, vagues).
- Ondes électromagnétiques : Se propagent dans le vide (lumière, ondes radio). Leur vitesse dans le vide est c = 3 × 10⁸ m/s.
4. Exemple concret
Un haut-parleur émet un son à 1 kHz (f = 1000 Hz). Dans l’air (v = 340 m/s), la longueur d’onde est : λ = v/f = 340/1000 = 0,34 m.
5. À retenir
- Une onde est caractérisée par sa période, fréquence et longueur d’onde.
- La fréquence et la période sont inverses : f = 1/T.
- La vitesse d’une onde dépend du milieu et se calcule par v = λ × f.
- Les ondes mécaniques ont besoin d’un support, contrairement aux ondes électromagnétiques.
- La longueur d’onde détermine la couleur de la lumière ou la hauteur d’un son.