Tous les phénomènes ondulatoires existant dans la nature se produisent en raison de la propagation de différents types d'ondes. Les vagues sont des mouvements très spécifiques, caractérisés par des impulsions ou des impulsions successives, dans lesquelles il y a, exclusivement, la propagation de l'énergie.
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Résumé des phénomènes ondulatoires
- Les phénomènes ondulatoires sont composés d'ondes et sont extrêmement importants pour le développement de la société moderne.
- Les ondes sont des formes de propagation de l'énergie.
- Les phénomènes ondulatoires sont caractérisés par la propagation des ondes.
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Les phénomènes ondulatoires sont :
- réflexion: c'est la propriété qui est liée au fait que les phénomènes ondulatoires sont réfléchis ;
- diffraction: c'est la propriété des phénomènes ondulatoires de contourner les obstacles ;
- réfraction: c'est la propriété de changer la vitesse de propagation des phénomènes ondulatoires ;
- polarisation: est la caractéristique des phénomènes ondulatoires à filtrer ;
- résonance: c'est lorsque la fréquence d'oscillation d'un phénomène ondulatoire coïncide avec la fréquence d'oscillation naturelle d'un système physique ;
- dispersion: est la propriété des phénomènes ondulatoires qui se combinent, entraînant une modification de la vitesse de l'onde résultante ;
- interférence: c'est la propriété des phénomènes ondulatoires qui peuvent s'ajouter ou se réduire.
- La lumière du soleil et le son sont des exemples d'ondes de natures différentes.
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Que sont les phénomènes ondulatoires ?
Les phénomènes ondulatoires sont ceux dans lesquels les principes physiques qui sous-tendent son apparition sont les vagues. Il est important de souligner que, dans la nature, plusieurs phénomènes peuvent être caractérisés comme ondulatoires.
Par exemple, le son que l'on entend lorsqu'une personne parle est une sorte de vague. Dans ce cas, nous entendons à cause de la perturbation dans les molécules d'air qui se propagent jusqu'à notre oreille, dans laquelle nous avons une structure capable de recevoir et de reconnaître cette perturbation.
Dans le cas d four micro onde, utilisé à des fins résidentielles, nous avons la création et la propagation d'un autre type d'onde, différent des ondes sonores et caractérisé comme une onde électromagnétique. On voit, dans les deux cas évoqués, que les types d'ondes et donc les phénomènes ondulatoires mis en jeu sont de natures différentes.
Quels types de phénomènes ondulatoires ?
Toujours en utilisant les deux phénomènes ondulatoires évoqués et de manière plus spécifique, nous définissons le phénomène sonore comme étant un phénomène d'ondes mécaniques et les micro-ondes comme étant un phénomène de ondes électromagnétiques. Mais quelle est la différence entre les deux natures de ces phénomènes? Dans le premier cas, nous avons la présence d'ondes sonores.
LESs les ondes sonores nécessairement besoin d'un moyen de propagation. Cela signifie que nous pouvons seulement entendre, car l'onde sonore a besoin d'air pour se propager énergie. Dans le second cas, nous avons l'apparition d'ondes électromagnétiques. Ceux-ci ne nécessitent pas de moyens matériels pour leur propagation.
En d'autres termes, les ondes électromagnétiques voyagent dans le vide. C'est pourquoi la lumière du soleil peut atteindre la Terre. Bien sûr, nous ne pouvons manquer de mentionner le fait que les ondes électromagnétiques se propagent également dans les milieux matériels.
Les ondes, en particulier les ondes électromagnétiques, qui sont des ondes transversales, ont des propriétés importantes liées à certains phénomènes qu'elles subissent.
- Réflexion: phénomène dans lequel les ondes se réfléchissent.
- Réfraction: est lié à la variation de la vitesse de propagation d'une onde lorsqu'elle passe d'un milieu de propagation à un autre.
- Polarisation: peut être compris comme une sorte de filtre pour les ondes transversales. La polarisation sélectionne une seule direction de vibration parmi toutes les directions de vibration d'une onde. Cela se fait au moyen d'un polariseur, qui ne laisse passer les vibrations que dans une seule direction.
- Dispersion: lié à la vitesse de propagation des ondes. Dans ce cas, plusieurs ondes avec des vitesses différentes génèrent une onde résultante. Cela signifie que la vitesse de propagation de l'onde résultante change avec ses ondes composantes.
- Diffraction: dans celui-ci, les vagues contournent et survolent les objets, y compris les trous. Cela peut provoquer un élargissement ou une dispersion des vagues lors du passage à travers de tels trous.
- Ingérence: se produit lorsque deux ou plusieurs ondes se propageant dans l'espace se rencontrent. Dans ce cas, il y aura un chevauchement des vagues, ce qui entraînera une vague résultante. Dans ce contexte, nous classons les interférences de deux manières. La première, appelée interférence constructive, est la situation dans laquelle l'amplitude de l'onde résultante est la somme des amplitudes des ondes qui la composent. La seconde, appelée interférence destructive, est la situation dans laquelle l'amplitude de l'onde résultante est la différence des amplitudes des ondes qui la composent.
- Résonance: met en évidence le caractère ondulatoire des systèmes physiques. Dans ce contexte, les systèmes oscillants reçoivent des excitations à des fréquences qui correspondent à l'une de leurs fréquences naturelles d'oscillation. De cette façon, le système se met à osciller avec des amplitudes toujours plus grandes.
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Exemples de phénomènes ondulatoires
a) Phénomènes d'ondes mécaniques
En plus de l'exemple des ondes sonores, on peut citer ici les vagues formées à la surface d'un lac quand on jette une pierre ou tout autre objet. Le mouvement ondulatoire d'un peau d'un instrument à percussion c'est aussi un phénomène d'onde mécanique. Aussi, vous avez les vagues sur une corde lorsque vous faites de l'exercice physique. En plus de ceux-ci, il existe de nombreux autres phénomènes ondulatoires dans la nature qui correspondent à ces caractéristiques, c'est-à-dire dans lesquels il y a la présence d'ondes mécaniques.
b) Phénomènes d'ondes électromagnétiques
Ce sont les phénomènes caractérisés par la présence d'ondes électromagnétiques. En plus des micro-ondes, on peut citer le les ondes radio; tu rayon X, pour effectuer des tests d'imagerie diagnostique; ô infrarouge, avoir une vision nocturne; et la grande majorité des phénomènes impliquant la lumière du soleil, tels que la réfraction de la lumière, la réflexion et la diffraction de la lumière.
Les circuits électroniques très avancés utilisés pour les équipements d'imagerie diagnostique, les objets l'électronique et l'électroménager, rentrent aussi dans ce type de phénomène car c'est la propagation des ondes électromagnétique. En plus, bien sûr, de collaborer au développement constant de la société moderne et à l'amélioration de la qualité de vie des personnes.
En résumé, tous ces phénomènes, comme déjà mentionné, sont basés sur la présence de phénomènes ondulatoires électromagnétique, caractérisé par la propagation d'ondes et, par conséquent, d'énergie, sans besoin d'un milieu matériel donc.
Compte tenu des phénomènes mis en évidence provoqués par les vagues, nous avons les exemples suivants pour chaque cas :
- Réflexion: nous voyons une image lorsque nous nous tenons devant le miroir précisément parce que la lumière, qui est une onde électromagnétique transversale, est réfléchie.
- Réfraction: à titre d'exemple, nous avons le cas de la lumière du soleil. Lorsqu'il passe de l'air à l'eau dans une piscine, sa vitesse de propagation diminue. Le résultat de ce changement est qu'une personne à l'extérieur de la piscine voit un objet à l'intérieur de la piscine d'une manière déformée.
- Polarisation: on évoque ici le cas des lunettes de soleil. De bons verres de lunettes de soleil fonctionnent comme des polariseurs de lumière. Cela signifie que, lors de leur utilisation, vos yeux recevront des intensités lumineuses plus faibles, car les autres directions des vibrations lumineuses ne peuvent pas dépasser la lentille. Cela justifie en effet le prix élevé des lunettes composées de bons verres solaires.
- Dispersion: un bon exemple serait la dispersion des vagues à la surface d'un lac lorsqu'une pierre y est jetée.
- Diffraction: Le signal Internet sans fil est un bon exemple de ce phénomène. Il peut être reconnu par votre téléphone portable lorsque vous êtes dans votre chambre, même avec le modem du salon par exemple. Ainsi, le signal sans fil est une onde électromagnétique transversale qui fait le tour de tous les murs et portes de votre maison, atteignant votre chambre.
- Ingérence: à titre d'exemple, nous avons les boîtiers des téléphones portables qui, lorsqu'ils jouent à proximité de haut-parleurs ou même d'ordinateurs, peuvent émettre une sorte de sifflement.
- Résonance: à titre d'exemple, nous avons des soldats marchant sur un pont. Ses fréquences de marche peuvent correspondre aux fréquences d'oscillation naturelles du pont. Dans ce cas, l'amplitude de l'onde résultante augmente de plus en plus et la structure du pont peut même se rompre.
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Phénomènes ondulatoires au quotidien
Dans la vie de tous les jours, les phénomènes ondulatoires sont présents tout le temps, dès notre réveil et nous pouvons voir les objets par réflexion, diffraction et réfraction lumineux, jusqu'au moment où nous nous endormons, avec le la production de chaleur de notre corps sous le couvercle.
La chaleur est également un phénomène d'onde mécanique et, par conséquent, elle a besoin d'un milieu matériel pour se propager. En plus de ceux-ci et de ceux mentionnés tout au long du texte, il existe un très grand nombre de phénomènes ondulatoires qui correspondent à toutes les caractéristiques mentionnées.
Exercices résolus sur les phénomènes ondulatoires
question 1 - (IFGO) Les ondes sont des moyens de transférer de l'énergie d'une région à une autre. Il existe des ondes mécaniques - qui ont besoin de moyens matériels pour se propager - et des ondes électromagnétiques - qui peuvent se propager à la fois dans le vide et dans certains milieux matériels. A propos des vagues, on peut correctement affirmer que
A) l'énergie transférée par une onde électromagnétique est directement proportionnelle à la fréquence de cette onde.
B) le son est une sorte d'onde électromagnétique et, par conséquent, il peut être transmis d'une antenne à une autre, comme dans les transmissions télévisées et radio.
C) la lumière visible est une onde mécanique qui ne se propage que transversalement.
D) il existe des ondes électromagnétiques visibles à l'œil humain, telles que les ultraviolets, les infrarouges et les micro-ondes.
E) L'infrason est une onde électromagnétique dont la fréquence est inférieure à celle audible.
Résolution
Alternative A. Le son est une onde mécanique, pas une onde électromagnétique. La lumière est une onde électromagnétique, pas une onde mécanique. Les ondes ultraviolettes, infrarouges et micro-ondes ne sont pas visibles à l'œil nu. L'infrason est une onde sonore et donc mécanique.
question 2 - (Fatec) Vérifiez la bonne alternative.
A) Les ondes radio sont des ondes mécaniques.
B) Toute onde transversale est électromagnétique.
C) Lors de la réflexion d'une onde, sa longueur et sa vitesse changent, mais sa fréquence est maintenue.
D) Lorsqu'une onde passe d'un milieu plus réfringent à un milieu moins réfringent, il y a un changement dans la longueur d'onde, mais pas dans sa fréquence.
E) Une onde qui se propage dans le vide est une onde mécanique.
Résolution
Alternative D. Le phénomène ondulatoire caractérisé par le changement de milieu dans lequel une onde se propage est appelé réfraction. Il y a un changement de longueur d'onde et de vitesse, mais sa fréquence reste constante.
par Luiz Guilherme
Professeur de physique
