Correction sujet 2005 asie physique chimie « propagation d’une onde le long d’une corde »

1. Considérations générales

1.1La direction de propagation de l’onde est l’horizontale. La direction du mouvement du point M est la verticale.

1.2 Comme la direction de propagation de l’ondeest perpendiculaire à la direction du mouvement du point M, l’onde est transversale.

2. Étude chronophotographique

2.1 Considérons l’axe horizontal (Sx) d’origine S.
La célérité V de l’onde estle rapport de la distance MM’ = xM’ – xM parcourue par l’onde entre les points M et M’ sur la durée de propagation de l’onde, t’ – t : V=(xm’-xm)/(t’-t)
Entre les photos n°6 et n°8 le front del’onde parcourt la distance xM’ – xM = 1,00 m pendant la durée t’ – t = 2.?t = 0,50 s. Donc V=1/0,5 = 2,0 m.s–1.
2.2 : Soit ? la durée pendant laquelle un point de la corde est en mouvement(en s).
Soit L la longueur de la perturbation (en m). (voir ci-contre)
Alors la durée ? est liée à L et V par la relation : ? = .
Graphiquement, on lit : L = 0,50 m et avec V = 2,0 m.s-1 ilvient : ? = = 0,25 s.

3. Évolution temporelle du déplacement vertical de plusieurs points de la corde

3.1 Graphiquement on constate que l’altitude zA du point A est non nulle entre les instants dedate 1,50 s et 1,75 s alors que l’altitude zB du point B est non nulle pour des instants de date plus grandes 2,00 s et 2,25 s.
Donc le premier point atteint par la perturbationest le point A.

3.2 Le front de l’onde atteint le point A d’abscisse xA à la date tA = 1,50 s.
Le front de l’onde atteint le point B d’abscisse xB à la date tB = 2,00 s.
L’instant de date t0 =0 s correspond au début du mouvement de S en xS = 0,0 m.
On a donc : V = donc xa = V.tA xa = 2,0 ? 1,50 = 3,0 m
De même pour le point B : xB = V.tB xB = 2,0 ? 2,00 = 4,0 m
Le point leplus près du point source S est le point A car xA < xB. 3.3 Le retard ? que présente le point B dans son mouvement par rapport au point A est: ? = tB – tA
? = 2,00 – 1,50 = 0,50 s.

3.4…