Les ondes mécaniques progressives périodiques : définition et caractéristiques

Considérons la déformation du milieu provoquée par une onde périodique, à la source et en un point quelconque M de ce milieu, en fonction du temps.

 

 

A la source, on constate que le mouvement observé est périodique. Il est caractérisé par une période T (exprimée en seconde) qui correspond à la plus petite durée au bout de laquelle la perturbation se reproduit identique à elle-même.
La valeur de cette période caractérise la source.



Chaque point du milieu matériel a le même état vibratoire à des dates décalées d’un nombre entier de périodes. On dit que l’onde est périodique : y_M(t) = y_M(t + nT) avec n entier.

On considère cette fois-ci le milieu à différents instants donnés (le milieu est figé comme sur un photographie) On obtient ainsi l’aspect du milieu à différents instants.

Aspect du milieu à différents instants

On observe que l’onde possède une périodicité dans l’espace, caractérisée par sa période spatiale.
Cette période, exprimée en mètre, est la plus petite distance séparant deux points du milieu matériel ou l’état de la perturbation est identique en tout point.
Elle caractérise l’onde.
La période spatiale est égale à VT (V = célérité de l’onde et T = période temporelle).

Remarque : deux points séparés d’une distance égale à un multiple de T ont le même mouvement au même moment. On dit qu’ils sont en phase.

On appelle ligne d’onde (ou surface d’onde) une ligne (ou une surface) du milieu de propagation où l’état vibratoire de tous les points est le même à tout instant.

Si on considère une cuve à ondes dont le vibreur, de forme variable, est relié à un générateur à fréquence variable. La forme des ondes obtenues dépend de la forme du vibreur :

    • Si le vibreur est une lame, on observe des rides rectilignes :
      les lignes d’onde sont donc des droites. L’onde est dite rectiligne.
    • Si le vibreur est une pointe, on observe des rides circulaires :
      les lignes d’onde sont donc des cercles. L’onde est dite circulaire.

Dans un milieu tridimensionnel, avec une source ponctuelle, les surfaces d’ondes sont des sphères. L’onde est alors dite sphérique (c’est le cas des ondes sonores).

Aspect du milieu (a) et mouvement (b) d’une onde progressive sinusoïdale
Les points M₁ et M₃ sont en phase, les points M₁ et M₂ sont en opposition de phase.