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Caractéristiques des ondes

Onde progressive périodique à une dimension

Une onde progressive à une dimension est une perturbation qui se propage dans une seule direction sans transport de matière en restant identique à elle-même.

Retard

Le retard est le temps mis par une onde progressive pour atteindre un point \(\displaystyle{M_2}\) à partir d'un point \(\displaystyle{M_1}\) distant de \(\displaystyle{M_2}\) d'une distance d.

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Célérité d'une onde

La célérité d'une onde est la vitesse à laquelle se propage cette onde. Elle est donnée par la relation suivante :

\(\displaystyle{v = \dfrac{d}{\tau}}\)

Avec :

  • v la célérité de l'onde (en m.s−1)
  • d la distance parcourue par la perturbation entre deux points \(\displaystyle{M_1}\) et \(\displaystyle{M_2}\) (en m)
  • \(\displaystyle{\tau}\) le retard donc le temps mis pour parcourir la distance d (en s)

Onde progressive périodique

Une onde progressive est dite périodique si la perturbation qui se propage se répète à intervalles de temps égaux.
Si la perturbation est décrite par une fonction sinusoïdale du temps, l'onde progressive périodique est qualifiée de sinusoïdale.

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Périodicité spatiale et temporelle d'une onde progressive périodique

Onde sonore

Une onde sonore est une onde mécanique progressive périodique longitudinale due à des successions de compressions et de dilatations de couches d'air.

Analyse spectrale, hauteur et timbre

L'analyse spectrale, aussi appelée spectre en fréquence, est la représentation graphique de l'amplitude relative d'un signal quelconque en fonction de la fréquence :

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Spectre d'un signal

La fréquence fondamentale du signal définit la hauteur du son correspondant et les harmoniques définissent le timbre du son.

Intensité sonore (ou intensité acoustique)

L'intensité sonore, notée I, d'une onde sonore correspond à l'énergie transportée par cette onde par unité de surface et par unité de temps. Elle s'exprime en watts par mètre carré (W.m−2). Il s'agit donc d'une puissance par mètre carré.

Niveau sonore

Le niveau sonore d'une source est défini par la relation suivante :

\(\displaystyle{L = 10 \cdot \log\left( \dfrac{I}{I_0}\right)}\)

Avec :

  • L le niveau sonore (exprimé en décibel, noté dB)
  • I l'intensité sonore de la source (en W·m−2)
  • \(\displaystyle{I_0}\) une intensité de référence ( \(\displaystyle{I_0=1,0.10^{-12}}\) W.m−2)

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