Corrigé : La physique sur un plan d'eau 1 La cuve à ondes est utilisée en classe pour l'étude de la propagation des ondes à la surface de l'eau 2 L'onde
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Corrigé : La physique sur un plan d'eau
1. La cuve à ondes est utilisée en classe pour l'étude de la propagation des ondes à la surface de l'eau.
2. L'onde générée par le gerris est transversale, en effet la direction de la perturbation est perpendiculaire à
la direction de propagation de l'onde.3. le brin d'herbe remonte puis redescend et retrouve sa position initiale. Il n'y a pas eu transport de
matière, seulement un déplacement temporaire Le mouvement du brin d'herbe suivant un axe vertical Oz : (si le brin d'herbe est à droite de O) 4. Distance entre la source vibratoire et la perturbation :à la date t1
: d 1 = 1,0 cm (sur la figure)à la date t
2 : d 2 = 2,0 cm (sur la figure).Pendant une durée t = t
2 - t 1 = 10 s, l'onde a parcouru une distance d = d 2 - d 1 d = 1,0 100 = 1,010 2 cm = 1,0 m (on multiplie par 100 pour tenir compte de l'échelle)Soit pour la célérité de l'onde : v = d
t v =100,1= 1,0.10
-1 m.s -1 ou v = 10 cm.s -1 5. agrandissement à l'échelle 23 = 5,3 cm schéma soit 3 =
5,3 2 cm en réalité = 5,332= 0,88 cm = 8,8.10
-3 mIl est impératif de mesurer plusieurs longueurs d'onde afin de diminuer l'erreur relative de la mesure !
6. = v donc v = v v = 0,88 5 = 4,4 cm.s -17.a) Plus la distance entre les galets est faible face à la longueur d'onde et plus le phénomène de diffraction
sera accentué. La longueur d'onde a pour ordre de grandeur 10 -2 m, l'ouverture doit avoir le même ordre de grandeur ou un ordre de grandeur plus faible.7.b) Il y a diffraction de l'onde par le trou formé entre les galets.
7.c) La longueur d'onde n'est pas modifiée par la diffraction. L'ouverture se comporte comme une source
vibratoire. Figure 4à t
1à t
2 = t 1 +10 s d 1 d 2 3Figure 6 z
t8.a) L'onde générée par le papillon a mis 1 s pour parvenir au gerris n°2 et ce en se propageant à la célérité
v = 4,4 cm.s -1 v = 2 d t soit d 2 = v.t d 2 = 4,4 1 = 4,4 cm.8.b) Le gerris n°3 détecte cette même onde avec un retard de 1,5 s sur le gerris n°2.
Nommons le retard, =
32dd v d 3 - d 2 = v. d 3 = v. + d 2 d 3 = 4,41,5 + 4,4 = 11 cm 8.c) Le gerris n°3 détecte cette même onde avec un retard de 1,5 s sur le gerris n°2. Le gerris n°3 est plus éloigné du papillon que ne l'est le gerris n°2. Il ne reste alors qu'une seule position possible pour le papillon. (position A: voir schéma) d 1 = distance papillon - gerris n°1 = 6cm on trace un cercle de rayon 6 cm dont le centre est confondu avec le gerris n°1. Le papillon est situé quelque part sur ce cercle.