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Perturbation sans transport de matièreUne onde mécanique est la propagation d'une perturbation dans un milieu matériel, sans transport de matière. Par exemple, lorsqu'on laisse tomber une pierre dans l'eau, des rides se propagent à la surface, mais l'eau ne se déplace pas horizontalement. De même, le son se propage dans l'air par compression et dilatation des couches d'air, sans déplacement global des molécules. L'onde transporte de l'énergie, ce qui permet par exemple au son de faire vibrer un tympan. Une onde mécanique nécessite toujours un milieu matériel pour se propager.
💡 À retenir : Une onde mécanique transporte de l'énergie sans transporter de matière.
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Ondes transversales et longitudinalesOn distingue deux types d'ondes mécaniques selon la direction de la perturbation par rapport à la direction de propagation. Dans une onde transversale, la perturbation est perpendiculaire à la direction de propagation, comme les vagues à la surface de l'eau ou une corde que l'on secoue. Dans une onde longitudinale, la perturbation est parallèle à la direction de propagation, comme le son dans l'air ou la compression d'un ressort. Certaines ondes, comme les ondes sismiques, peuvent combiner ces deux aspects.
💡 À retenir : La direction de la perturbation définit le type d'onde : transversale ou longitudinale.
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Période, fréquence, longueur d'ondeUne onde périodique se répète identiquement à intervalles de temps réguliers. La période T est la durée d'une oscillation complète (en secondes). La fréquence f est le nombre d'oscillations par seconde, en hertz (Hz), avec f = 1/T. La longueur d'onde λ (lambda) est la distance parcourue par l'onde pendant une période. La vitesse de propagation v est alors liée à ces grandeurs par la relation fondamentale v = λ/T = λf.
💡 À retenir : La vitesse de propagation v est donnée par v = λ/T = λf.
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Célérité selon le milieuLa vitesse de propagation (ou célérité) d'une onde mécanique dépend des propriétés du milieu : son élasticité et son inertie. Par exemple, le son se propage à environ 340 m/s dans l'air à 20°C, mais à 1500 m/s dans l'eau et encore plus vite dans les solides. Pour une corde tendue, la célérité est donnée par v = √(T/μ), où T est la tension et μ la masse linéique. Ainsi, plus la corde est tendue, plus l'onde se propage rapidement.
💡 À retenir : La célérité dépend uniquement du milieu de propagation.