Activité FizziQ
Vitesse du son
hatier-clic.fr/22pc1331
python
2 Propagation d'une onde périodique
Les ondes périodiques peuvent être modélisées par un langage
de programmation.
Doc. 1 La situation étudiée
On considère une cuve à ondes à
l'extrémité de laquelle une soufflerie
périodique crée une vibration de
période T et d'amplitude A réglables.
La grandeur physique qui décrit la
propagation de l'onde est l'altitude
y de la surface de l'eau en un point
M donné et à une date t donnée,
dont l'origine est l'altitude de l'eau
lorsqu'aucune onde ne se propage.
Les points de la cuve sont repérés
par leur abscisse x.
Vue de dessus
OBJECTIF Faire le lien entre les paramètres d'un signal et sa représentation,
puis simuler la propagation d'une onde périodique.
Soufflerie
M
XM
L
Activité
numérique
12
X
Doc. 2 Le programme
Le prog
mme Python
fourni (onde-temporel) crée les
graphiques représentant y en
fonction de t pour le point-
source O (voir graphique ci-
dessous) et pour un point M
à la distance XM de la source.
Les valeurs de T, A, de la
célérité des ondes v, et de la
longueur d'onde λ de l'onde,
sont également données.
5
0
-5
-10
y (en mm) à la source
t (en s)
0,05 0,10 0,15 0,20
Questions
1. a. Afficher les graphiques pour différentes valeurs de T et de A (doc. 1 et 2).
Décrire l'influence de ces paramètres sur l'aspect des courbes. Imprimer un
graphique et y matérialiser A et T.
b. Faire varier v. Que constate-t-on ?
2. a. Exprimer le retard de l'onde entre le point O et le point M d'abscisse
en fonction de XM et v.
b. On appelle yo(t) la hauteur de l'eau à la source O. Justifier qu'en un point
XM
la hauteur de l'eau est y(t) = yot-:
V
d'abscisse.
XM'
c. En revenant aux paramètres initiaux pour A, T et v, faire varier et décrire
les changements observés.
d. Trouver plusieurs valeurs de xM pour lesquelles les deux signaux sont en
phase. Comment accéder à la longueur d'onde à partir de ces valeurs ?
3. Le second programme Python fourni (onde-spatial) produit deux graphiques
représentant l'aspect de l'eau (c'est-à-dire y en fonction de x) : l'un à la date
to = 0 s et l'autre à la date t₁ = 0,12 s.
EXPLOITATION
Changer la valeur de t, pour que l'aspect de la surface de l'eau soit le même
aux deux dates. Quelles sont les valeurs de t possibles ?
Fichiers Python
Scripts à compléter
Fiches d'accompagnement
hatier-clic.fr/pc1331
Fiche 11 p. 436
Rabats II et III
Doc. 3 Extrait du programme
plot(t,y(t))
title("y(t) à la source")
xlabel("t (en ms)")
ylabel("y (en mm)").
grid (True)
La fonction
plot (abscisse, ordonnee)
permet le tracé de ordonnee
en fonction de abscisse.
Les lignes suivantes permettent d'ajouter
au graphique un titre, des noms aux axes
et un quadrillage.
C Console Python
022 hatier-clic.fr/22pc1vs
Bilan
• Montrer à l'aide des
graphiques produits
par le programme onde-
spatial que l'on peut dire
que la longueur d'onde de
l'onde est la distance qu'elle
parcourt en une période.
• Retrouver, à l'aide de
ces graphiques, la valeur
de la célérité v des ondes
et la valeur de la longueur
d'onde.
Cours 2 p. 336 et 337