Réflexion d'une onde progressive sur un obstacle fixe - Maxicours

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Réflexion d'une onde progressive sur un obstacle fixe

Objectifs : Lorsqu’une perturbation se propage dans un milieu matériel, il arrive qu’elle se réfléchisse sur un obstacle fixe.
Que se passe-t-il lorsque l’onde se réfléchit ?
Quelles sont les caractéristiques de l’onde réfléchie ?
1. Propagation d’une onde progressive
a. Définition

Une onde est la propagation sans transport de matière d’une perturbation dans un milieu matériel.
Une onde transporte de l’énergie d’un point source jusqu’aux points du milieu atteint par l’onde.
En un point donné du milieu, les propriétés du milieu changent au passage de l’onde. Après le passage de l’onde, le milieu retrouve ses caractéristiques initiales.

 

 

b. Caractéristiques d’une onde


Au passage de l’onde, le milieu se déforme.
Sur une corde, par exemple, un morceau de corde se déplace perpendiculairement au sens de propagation de l’onde. On dit que l’onde est transversale.

Le long d’un ressort, les ressorts oscillent autour de leur position initiale, parallèlement à la direction de propagation de l’onde. On dit que l’onde est longitudinale.

L’amplitude des oscillations dépend de l’amplitude avec laquelle la source a oscillé.
En général, l’amplitude décroît quand l’onde se propage dans un milieu, car il y a des pertes d’énergie et un effet de dilution de l’énergie totale transportée par l’onde.

c. Elongation

La courbe ci-dessous représente l’évolution de l’élongation x d’un point atteint par une onde au cours du temps.

2. Réflexion d’une onde sur un obstacle fixe

Une onde progressive (appelée onde incidente) se propage dans un milieu matériel et se réfléchit sur un obstacle fixe.
Dans l’étude, on suppose que l’onde se propage dans un milieu matériel, selon une direction de propagation particulière, et que c’est une onde à une dimension.

a. Définition

On dit qu’une onde se réfléchit sur un obstacle fixe lorsque, après la rencontre avec l’obstacle fixe, l’onde se propage dans le même milieu de propagation, mais en sens inverse de celui de propagation.


b. Propriétés de l’onde réfléchie

Le schéma ci-dessous montre l’allure de l’onde se propageant sur une corde et réfléchie sur un obstacle fixe.

L’onde réfléchie se propage dans la même direction que l’onde incidente, mais dans le sens contraire.
La forme de l’onde réfléchie n’est pas différente de la forme de l’onde incidente.
Le mouvement provoqué au sein de la matière par l’onde réfléchie est l’inverse du mouvement provoqué par l’onde incidente.
La célérité de l’onde réfléchie est la même que celle de l’onde incidente. 

L’essentiel
Lorsqu’une onde progressive se réfléchit sur un obstacle fixe, elle conserve  certaines caractéristiques de l’onde incidente : elle a la même célérité, la même direction, mais elle se propage en sens inverse, et provoque une déformation inverse à celle de l’onde incidente.

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