Série n° 3 : les ondes mécaniques

On crée une onde à la surface de l’eau à partir du point $S$ à l’instant $t_0 = 0\,\text{s}$. La figure ci-dessous représente, à l’instant $t_1 = 2\,\text{s}$, une coupe d’une partie de la surface de l’eau à travers laquelle l’onde se propage :

1. Quelle est la nature de l’onde qui se propage à la surface de l’eau ? Justifier.
2. Déterminer le point qui représente le front de l’onde.
3. Trouver la distance $SM$.
4. Calculer la longueur de la perturbation $L_p$.
5. Déterminer l’instant $t_2$ auquel l’onde atteint le point $A$.
6. Déterminer le retard temporel du point $N$ par rapport au point $S$.
7. Exprimer l’élongation du point $M$ en fonction de celle du point $S$.

Pour déterminer la vitesse de propagation d’une onde sonore dans l’air, on réalise l’expérience représentée sur la figure 1 : l’émetteur $E$, placé en $S$, envoie une onde sonore à l’instant $t_0 = 0\,\text{s}$, que le récepteur $R$, placé en $A$, capte à l’instant $t_1$.

À l’aide d’un oscilloscope, on visualise le signal émis et le signal reçu ; on obtient l’oscillogramme de la figure 2.

1. Quelle est la nature des ondes sonores qui se propagent dans l’air ?
2. Déterminer, à partir de la figure 2, la valeur de l’instant $t_1$.
3. En déduire la valeur de la vitesse de propagation du son dans l’air.
4. Le récepteur $R$ capte également l’onde réfléchie par l’obstacle situé en $B$, à l’instant $t_2$. Déterminer la valeur de $t_2$.

Une onde mécanique se propage le long d’une corde à partir de la source $S$, à partir de l’instant $t_0 = 0\,\text{s}$. Le point $A$ de la corde est situé à la distance $d$ de la source. Le graphe ci-dessous représente l’élongation $y$ du point $A$ en fonction du temps.

1. Quelle est la nature de l’onde qui se propage le long de la corde ?
2. Déterminer la valeur de la distance $d$.
3. Déterminer la longueur de la perturbation $L_p$.