Le mouvement des vagues est partout sur Terre et dans l'univers. Les types d'ondes comprennent les ondes sonores, les ondes d'eau, les ondes sur une chaîne et les ondes électromagnétiques, pour n'en nommer que quelques-uns.
Qu'est-ce qu'une vague?
Une onde, en termes techniques, est une perturbation dans un milieu qui se propage d'un endroit à un autre via des oscillations (mouvements de va-et-vient) dans ce milieu. Plus simplement,c'est une vibration portée par la matière à travers le temps et l'espace.
Une caractéristique importante d'une onde est qu'elletransfère l'énergiemais pas grave. Une vague commence par un gain d'énergie quelque part dans un milieu, comme une main poussant à la surface d'un étang. Comme chaque particule d'un matériau reçoit de l'énergie de cette poussée initiale - dans cet exemple, les molécules d'eau - elle heurte les particules à côté d'elle, qui heurtent les suivantes et ainsi de suite.
Les molécules d'eau ne se sont pas toutes réorganisées dans de nouveaux endroits dans l'étang; ils ne faisaient que se bousculer les uns contre les autres comme des personnes se tenant côte à côte dans une foule pourraient ricocher sur place après que quelqu'un au bord leur tombe dessus.
Les vagues sont de deux types :
Ondes transversalessont formées de matière qui oscille perpendiculairement à la direction du mouvement de l'énergie. Par exemple, quelqu'un qui pompe le bout d'une corde à sauter fixée à un mur déplace les morceaux du support (le corde) verticalement tandis que l'énergie se déplace horizontalement le long de la corde jusqu'au mur, jusqu'à ce que toute la corde soit en mouvement.
Vagues longitudinalessont formées de matière qui oscille dans le même sens que l'énergie qu'elle transporte. Les exemples précédents d'ondulations dans une piscine ou à travers une foule qui a été dérangée à une extrémité sont tous deux longitudinaux.
Propriétés de base des ondes
Les propriétés d'onde les plus fondamentales sont la longueur d'onde, l'amplitude, la fréquence et la période.
Unelongueur d'ondeest défini comme la distance entre n'importe quel point d'une vagueexactement au même point sur la prochaine vague.Par exemple, une longueur d'onde peut être mesurée depuis la crête, ou le sommet, d'une vague dans l'océan jusqu'à la crête de la vague suivante. La longueur d'onde est désignée par la lettre grecque minuscule lambda (λ) et utilise l'unité SI de longueur, mètres (m).
leamplitudede la vague,UNE, est une mesure du déplacement maximal de toute matière dans le milieu à partir de son équilibre (ou position de repos). Ainsi, pour une onde en forme de courbe sinusoïdale montant et descendant autour de l'axe des x, l'amplitude a lemême amplitude que la position la plus haute ou la plus basse. En tant que mesure du déplacement, l'amplitude est également mesurée en mètres (m).
lela fréquenced'une vague,F, est une mesure du nombre d'ondes qui passent, ou du nombre d'oscillations qui se produisent, en une seconde. L'unité SI de fréquence est le hertz (Hz). Par exemple, un enfant sur une balançoire oscille d'avant en arrière autour de la position de repos de la balançoire, faisant un aller-retour complet toutes les trois secondes. Cela signifie qu'elle passe parun tiers d'une onde complète (oscillation) chaque seconde, donc sa fréquence serait de 1/3 Hz.
lepérioded'une vague,T, est l'inverse de la fréquence; au lieu du nombre d'ondes par seconde, il mesure le temps nécessaire pour qu'une onde complète ou une oscillation se produise. Ainsi, il est mesuré dans l'unité de temps SI, secondes (s). Pour le même enfant sur la balançoire, sa période de vague est de trois secondes. (Notez que trois est l'inverse d'un tiers.)
Vitesse d'une vague
Vitesse des vagues (v) est la vitesse à laquelle une perturbation se déplace d'un endroit à un autre. Une onde se déplace à une vitesse (en mètres par seconde, m/s) égale au produit de la fréquence et de la longueur d'onde. L'équation d'onde est donc :
v=\lambda f