La vitesse de propagation d'une onde est la grandeur qui mesure la vitesse à laquelle la perturbation des ondes se propage le long de son déplacement. La vitesse à laquelle l'onde se propage dépend à la fois du type d'onde et du milieu par lequel elle se propage..
Logiquement, une vague qui se déplace dans les airs ne se déplacera pas à la même vitesse qu'une vague qui se déplace à travers la terre ou la mer. De même, une onde sismique, un son ou une lumière n'avance pas à la même vitesse. Par exemple, dans le vide, les ondes électromagnétiques se propagent à la vitesse de la lumière; c'est-à-dire à 300 000 km / s.
Dans le cas du son dans l'air, sa vitesse de propagation est de 343 m / s. En général, pour les ondes mécaniques, la vitesse à travers un matériau dépend principalement de deux des caractéristiques du milieu: sa densité et sa rigidité. Dans tous les cas, généralement la vitesse est liée à la valeur de la longueur d'onde et de la période.
La relation peut être exprimée mathématiquement par le quotient: v = λ / T, où v est la vitesse de l'onde mesurée en mètres par seconde, λ est la longueur d'onde mesurée en mètres et T est la période mesurée en seconde.
Index des articles
Comme mentionné ci-dessus, en général la vitesse d'une onde est déterminée par sa longueur d'onde et sa période..
Par conséquent, puisque la période et la fréquence d'une onde sont inversement proportionnelles, on peut également affirmer que la vitesse dépend de la fréquence de l'onde..
Ces relations peuvent être exprimées mathématiquement comme ceci:
v = λ / T = λ ∙ f
Dans cette expression f est la fréquence de l'onde mesurée en Hz.
Cette relation n'est qu'une autre manière d'exprimer la relation entre vitesse, espace et temps: v = s / t, où s représente l'espace traversé par un corps en mouvement.
Par conséquent, pour connaître la vitesse à laquelle une onde se propage, il est nécessaire de connaître sa longueur d'onde et soit sa période, soit sa fréquence. De ce qui précède, il est clairement déduit que la vitesse ne dépend pas de l'énergie de l'onde ou de son amplitude..
Par exemple, si vous souhaitez mesurer la vitesse de propagation d'une onde le long d'une corde, vous pouvez le faire en déterminant le temps qu'il faut à une perturbation pour passer d'un point de la corde à un autre..
En définitive, la vitesse de propagation d'une onde dépendra à la fois du type d'onde et des caractéristiques du milieu dans lequel elle se déplace. Voici quelques cas spécifiques.
Un exemple très simple et très graphique pour comprendre quels sont les facteurs dont dépend normalement la vitesse d'une onde est celui des ondes transversales qui avancent le long d'une corde.
L'expression suivante nous permet de déterminer la vitesse de propagation de ces ondes:
v = √ (T / μ)
Dans cette expression μ est la densité linéaire en kilogrammes par mètre et T est la tension de la corde.
Le son est un cas particulier d'onde mécanique; Par conséquent, il faut un moyen pour pouvoir se déplacer, ne pas pouvoir le faire dans le vide.
La vitesse à laquelle le son traverse un milieu matériel sera fonction des caractéristiques du milieu à travers lequel il est transmis: température, densité, pression, humidité, etc..
Le son se propage plus rapidement dans les corps solides que dans les liquides. De la même manière, il se déplace plus rapidement dans les liquides que dans les gaz, donc il se déplace plus rapidement dans l'eau que dans l'air.
Plus précisément, sa vitesse de propagation dans l'air est de 343 m / s lorsqu'il est à une température de 20 ºC..
Les ondes électromagnétiques, qui sont un type d'ondes transversales, se propagent dans l'espace. Par conséquent, ils ne nécessitent pas de moyen de mouvement: ils peuvent voyager à travers un vide..
Les ondes électromagnétiques se déplacent à environ 300 000 km / s (vitesse de la lumière) bien que, en fonction de leur vitesse, elles soient regroupées en gammes de fréquences composant ce qu'on appelle le spectre électromagnétique..
Calculez la vitesse à laquelle une onde transversale traverse une corde de 6 m de long, si la tension dans la corde est de 8 N et sa masse totale est de 12 kg.
La première chose à calculer est la densité linéaire de la chaîne:
μ = 12/6 = 2 kg / m
Une fois cela fait, il est possible de déterminer la vitesse de propagation, à laquelle elle se substitue dans l'expression:
v = √ (T / μ) = √ (8/2) = 2 m / s
On sait que la fréquence de la note de musique est de 440 Hz. Déterminer quelle est sa longueur d'onde à la fois dans l'air et dans l'eau, sachant que dans l'air sa vitesse de propagation est de 340 m / s, tandis que dans l'eau atteint 1400 m / s.
Pour calculer la longueur d'onde que nous résolvons pour λ de l'expression suivante:
v = λ ∙ f
Est obtenu: λ = v / f
En remplaçant les données de la déclaration, les résultats suivants sont atteints:
λ air = 340/440 = 0,773 m
λ L'eau = 1400/440 = 3,27 m
Personne n'a encore commenté ce post.