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Réaliser une chronophotographie pour étudier la propagation d'une onde mécanique

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Objectifs
  • Produire une perturbation mécanique et visualiser sa propagation.
  • Réaliser une chronophotographie.
  • Utiliser un logiciel de pointage et enregistrer les positions successives de la perturbation.
Points clés
  • Une onde mécanique progressive est une perturbation qui se propage de proche en proche dans un milieu matériel.
  • Une chronophotographie correspond à une photographie sur laquelle se trouvent les positions successives d’un même système au cours de son mouvement.
  • Un système informatisé est nécessaire au pointage des positions successives afin d’enregistrer les coordonnées associées à chaque position du système.
  • Cette analyse permet de déterminer la distance parcourue par une onde, ou sa célérité.
Pour bien comprendre
  • La perturbation d’un milieu matériel
  • La célérité d’une onde
1. La chronophotographie une onde mécanique
La chronophotographie est une technique qui consiste à prendre des photographies d’un système en mouvement à des intervalles de temps très petits, puis à superposer toutes les positions du système sur une seule et même photographie.

On désire réaliser la chronophotographie d’une perturbation se déplaçant le long d’une corde.


Chronophotographie d’une onde le long d’une corde

L’onde qui se propage est une onde à une dimension et une onde transversale.

Remarque
« Une dimension » signifie que l’onde se propage selon une seule direction et « transversale » signifie que la direction de la perturbation est perpendiculaire à la direction de la propagation de l’onde.
2. L'exploitation de la chronophotographie

À partir de l’enregistrement et d’un logiciel de pointage, on réalise la chronophotographie de la perturbation, c’est-à-dire les différentes positions de la perturbation le long de la corde.


Enregistrement de la perturbation se déplaçant le long d’une corde

Le logiciel de pointage permet de mesurer les positions successives et d’enregistrer les valeurs de la position  du front de l’onde (c’est-à-dire le début de la perturbation).

Chaque position est associée à un temps.

Photo 1 2 3 4
(en s) 0,0 0,10 0,20 0,30
(en cm) 50,0 75,0 100,0 125,0

À partir de ces résultats, on peut calculer la célérité de l’onde le long de la corde.

avec :
  •  la célérité de l’onde, en mètre par seconde (m·s−1) ;
  •  la distance parcourue par l’onde, en mètre (m) ;
  •  la durée mise pour parcourir la distance, en seconde (s).

Pour calculer la vitesse en mètre par seconde (m·s−1), il faut éventuellement effectuer les conversions suivantes :

1 cm = 1 × 10−2 m et 1 ms = 1 × 10−3 s.

On obtient ici les valeurs suivantes.

  • Calcul entre  et  :  m·s−1.
  • Calcul entre  et  :  m·s−1.
  • Calcul entre  et  :  m·s−1.

On constate que la vitesse de l’onde reste constante au cours de la propagation.

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Question 2/5

On a obtenu la série statistique suivante :

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Question 3/5

On a obtenu la série ci-dessous :

Quelle est la médiane de cette série ?

Question 4/5

On a relevé les tailles en cm des élèves d’une classe :

 

Parmi les propositions suivantes, laquelle est vraie ?

Question 5/5

Les notes en français de deux classes littéraires sont données dans le tableau suivant :

Quelle est la note médiane ?

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