La sensation ressentie par nos oreilles s’appelle le son. C’est une forme d’énergie qui nous permet d’entendre. Nous entendons plusieurs sons autour de nous dans notre vie quotidienne.
Nous savons que le son se déplace sous forme d’onde.
Une onde est une perturbation vibratoire dans un milieu qui transporte de l’énergie d’un point à un autre sans qu’il y ait un contact direct entre les deux points.
On peut dire qu’une onde est produite par les vibrations des particules du milieu qu’elle traverse.
Il existe deux types d’ondes : Les ondes longitudinales et les ondes transversales.
Les ondes longitudinales : Une onde dans laquelle les particules du milieu vibrent d’avant en arrière dans la « même direction » dans laquelle l’onde se déplace. Le milieu peut être solide, liquide ou gazeux. Par conséquent, les ondes sonores sont des ondes longitudinales.
Ondes transversales : Une onde dans laquelle les particules du milieu vibrent de haut en bas « à angle droit » par rapport à la direction dans laquelle l’onde se déplace. Ces ondes ne sont produites que dans un solide et un liquide mais pas dans un gaz.
Le son est une onde longitudinale qui consiste en des compressions et des raréfactions se déplaçant dans un milieu.
L’onde sonore peut être décrite par cinq caractéristiques : La longueur d’onde, l’amplitude, la période temporelle, la fréquence et la vélocité ou vitesse.
1. Longueur d’onde
La distance minimale sur laquelle une onde sonore se répète est appelée sa longueur d’onde. C’est-à-dire que c’est la longueur d’une onde complète. Elle est désignée par la lettre grecque λ (lambda). Nous savons que dans une onde sonore, la longueur combinée d’une compression et d’une raréfaction adjacente est appelée sa longueur d’onde. Aussi, la distance entre les centres de deux compressions consécutives ou de deux raréfactions consécutives est égale à sa longueur d’onde.
Note : La distance entre les centres d’une compression et d’une raréfaction adjacente est égale à la moitié de sa longueur d’onde soit λ/2. L’unité S.I. pour mesurer la longueur d’onde est le mètre (m).
2. Amplitude
Lorsqu’une onde traverse un milieu, les particules du milieu sont déplacées temporairement de leur position initiale non perturbée. Le déplacement maximal des particules du milieu par rapport à leur position initiale non perturbée, lorsqu’une onde traverse le milieu, est appelé amplitude de l’onde. En fait, l’amplitude est utilisée pour décrire la taille de l’onde. L’unité de mesure S.I. de l’amplitude est le mètre (m), bien que parfois elle soit également mesurée en centimètres. Savez-vous que l’amplitude d’une onde est la même que l’amplitude du corps vibrant qui produit l’onde ?
3. Période temporelle
Le temps nécessaire pour produire une onde ou un cycle complet est appelé période temporelle de l’onde. Or, une onde complète est produite par une seule vibration complète du corps vibrant. Ainsi, nous pouvons dire que le temps nécessaire pour compléter une vibration est appelé période de temps. Il est désigné par la lettre T. L’unité de mesure de la période de temps est la seconde (s).
Pourquoi la vitesse et la vélocité ne sont pas toujours égales en magnitude ?
4. Fréquence
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Le nombre d’ondes ou de cycles complets produits en une seconde est appelé fréquence de l’onde. Puisqu’une onde complète est produite par une vibration complète du corps vibrant, on peut donc dire que le nombre de vibrations par seconde est appelé fréquence. Par exemple : si 10 ondes ou vibrations complètes sont produites en une seconde, la fréquence des ondes sera de 10 hertz ou 10 cycles par seconde. Savez-vous que la fréquence d’une onde est fixe et ne change pas même lorsqu’elle traverse différentes substances ?
L’unité S.I. de fréquence est le hertz ou Hz. On dit d’un corps vibrant émettant 1 onde par seconde qu’il a une fréquence de 1 hertz. C’est-à-dire que 1 Hz est égal à 1 vibration par seconde.
Parfois, une unité de fréquence plus grande est appelée kilohertz (kHz), c’est-à-dire 1 kHz = 1000 Hz. La fréquence d’une onde est désignée par la lettre f.
La fréquence d’une onde est la même que la fréquence du corps vibrant qui produit l’onde.
Quelle est la relation entre la période et la fréquence d’une onde ?
Le temps nécessaire pour produire une onde complète est appelé période de l’onde. Supposons que la période d’une onde soit de T secondes.
En T secondes, le nombre d’ondes produites = 1
Donc, en 1 seconde, le nombre d’ondes produites sera = 1/T
Mais le nombre d’ondes produites en 1 seconde est appelé sa fréquence.
Donc, F = 1/Temps-période
f = 1/T
où f = fréquence de l’onde
T = temps-période de l’onde
5. Vélocité de l’onde (vitesse de l’onde)
La distance parcourue par une onde en une seconde est appelée vélocité de l’onde ou vitesse de l’onde. Elle est représentée par la lettre v. L’unité S.I. pour mesurer la vitesse est le mètre par seconde (m/s ou ms-1).
Quelle est la relation entre la vitesse, la fréquence et la longueur d’onde d’une onde ?
Vitesse = Distance parcourue / Temps pris
Laissez v = λ / T
Où T = temps pris par une onde.
v = f X λ
Cette formule est connue sous le nom d’équation de l’onde.
Où v = vitesse de l’onde
f = fréquence
λ = longueur d’onde
Vélocité d’une onde = Fréquence X Longueur d’onde
Cela s’applique à toutes les ondes comme les ondes transversales comme les ondes d’eau, les ondes longitudinales comme les ondes sonores et les ondes électromagnétiques comme les ondes lumineuses et les ondes radio
C’est pourquoi nous avons appris diverses caractéristiques des ondes sonores.
Dilatation thermique des solides, des liquides et des gaz
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