Les caractéristiques des ondes sonores

Les caractéristiques des ondes sonores

Cette animation illustre les plus importantes caractéristiques des ondes via l'exemple des ondes sonores.

Pysique

Mots clés

vague, onde sonore, vagues, fréquence, amplitude, fázis, onde mécanique, longueur d'onde, son, hertz, onde électromagnétique, vitesse du son, haute vague, vibration, oscillation harmonique simple, vitesse d'expansion, ébullition, ultrason, infrason, intensité sonore, périodicité, état, physique, mécanique

Extras similaires

Questions

  • Est-il vrai que plus on crie fort, plus le son va vite ?
  • Est-il vrai que la vitesse de l'onde dépend de la fréquence ?
  • Quelle est l'unité de la fréquence ?
  • Qu'est-ce qui décrit le nombre de vibrations en une seconde ?
  • Quelle est la relation entre la fréquence et la longueur d'onde ?
  • Quelle est le lien entre la fréquence et l'amplitude ?
  • Quelle est l'unité de l'amplitude ?
  • Où est-ce que le son voyage le plus vite, dans l'eau ou dans l'air ?
  • Quel est le lien entre la fréquence et la vitesse de l'onde?
  • A quelle vitesse voyage le son dans l'air à 15°C ?
  • Qu'est-ce qu'un ultrason ?
  • Quelle est la différence de phase entre deux particules qui vibrent en phase ?
  • Est-il vrai que les ondes sonores qui voyagent dans les gaz sont toujours longitudinales ?
  • Qu'est-ce qu'un front d'onde ?
  • Quelle est la longueur d'onde d'un son de 20 000 Hz voyageant dans l'air au niveau de la mer ? (c=f*λ)

Scènes

Formation de l'onde

  • front d'onde - Une surface composée de particules vibrant en même phase.
  • longueur d'onde (λ) - La distance entre deux fronts d'onde successifs. Son symbole est λ (lambda). En réalité, la longueur d'onde du son audible pour la plupart des humains se trouve entre 16 mm et 16 m et sa vitesse est d'environ 340 m/s.
  • particule - Les particules vibrent.
  • vitesse de l'onde - Une caractéristique de la substance; elle n'est pas équivalente à la vitesse des particules.
  • fréquence - C'est le nombre de vibrations par seconde.
  • Amplitude - La valeur maximale d'un des paramètres de la vibration. Dans le cas du son, l'amplitude est généralement identifiée avec la valeur maximale de la pression de l'air ou du déplacement. L'amplitude est directement liée à l'intensité du son: plus l'amplitude est élevée, plus le son est fort. Elle est indépendante de la fréquence et de la vitesse du son.
  • amplitude
  • haut-parleur - Le haut parleur émet des ondes sonores longitudinales. Le son, comme les autres ondes, est caractérisé par sa longueur d'ondes, sa fréquence, la vitesse de son onde et son amplitude.

Formation de l'onde

Une onde est une perturbation qui se déplace dans une substance. Elles peuvent être très diverses selon les caractéristiques de la substance et de la source de la perturbation.

Le type d'onde le plus simple sont les ondes mécaniques qui se déplacent à travers divers gaz, comme les ondes sonores qui se déplacent dans l'air. La source du son engendre une vibration des molécules d'air qui commencent à se déplacer. Puis, les molécules vibrant déjà font vibrer leurs voisines. Se processus se répète et c'est ainsi que la vibration se propage.

Si la direction du mouvement des particules est parallèle à la direction de la propagation de l'onde, l'onde est longitudinale. Dans l'air, le son se propage toujours en ondes longitudinales. Comme l'air est compressé puis raréfié, des fronts d'onde se forment. La distance entre les fronts d'onde et la longueur d'onde. Si la vitesse de l'onde sonore augmente, sa longueur d'onde aussi.

Vitesse de l'onde

  • front d'onde - Une surface composée de particules vibrant en même phase.
  • longueur d'onde (λ) - La distance entre deux fronts d'onde successifs. Son symbole est λ (lambda). En réalité, la longueur d'onde du son audible pour la plupart des humains se trouve entre 16 mm et 16 m et sa vitesse est d'environ 340 m/s.
  • particule - Les particules vibrent.
  • vitesse de l'onde - Une caractéristique de la substance; elle n'est pas équivalente à la vitesse des particules.
  • fréquence - C'est le nombre de vibrations par seconde.
  • Amplitude - La valeur maximale d'un des paramètres de la vibration. Dans le cas du son, l'amplitude est généralement identifiée avec la valeur maximale de la pression de l'air ou du déplacement. L'amplitude est directement liée à l'intensité du son: plus l'amplitude est élevée, plus le son est fort. Elle est indépendante de la fréquence et de la vitesse du son.
  • amplitude
  • haut-parleur - Le haut parleur émet des ondes sonores longitudinales. Le son, comme les autres ondes, est caractérisé par sa longueur d'ondes, sa fréquence, la vitesse de son onde et son amplitude.

Vitesse de l'onde

La vitesse de l'onde est la vitesse à laquelle les fronts d'onde voyagent dans une substance. Ce n'est pas équivalent à la vitesse à laquelle les particules se déplacent.

La vitesse de l'onde dépend principalement de la qualité de la substance. Cependant, il y a d'autres facteurs, comme la température de la substance.

Dans l'air, la vitesse du son est d'environ 1200 km/h à 0°C. A -57°C par contre, elle n'est que de 1060 km/h. Dans une substance solide, la vitesse du son peut être beaucoup plus élevée que cela.

Fréquence

  • front d'onde - Une surface composée de particules vibrant en même phase.
  • longueur d'onde (λ) - La distance entre deux fronts d'onde successifs. Son symbole est λ (lambda). En réalité, la longueur d'onde du son audible pour la plupart des humains se trouve entre 16 mm et 16 m et sa vitesse est d'environ 340 m/s.
  • particule - Les particules vibrent.
  • vitesse de l'onde - Une caractéristique de la substance; elle n'est pas équivalente à la vitesse des particules.
  • fréquence - C'est le nombre de vibrations par seconde.
  • Amplitude - La valeur maximale d'un des paramètres de la vibration. Dans le cas du son, l'amplitude est généralement identifiée avec la valeur maximale de la pression de l'air ou du déplacement. L'amplitude est directement liée à l'intensité du son: plus l'amplitude est élevée, plus le son est fort. Elle est indépendante de la fréquence et de la vitesse du son.
  • amplitude
  • haut-parleur - Le haut parleur émet des ondes sonores longitudinales. Le son, comme les autres ondes, est caractérisé par sa longueur d'ondes, sa fréquence, la vitesse de son onde et son amplitude.

La fréquence

Le nombre de fronts d'onde qui atteignent l'observateur en une seconde est appelé la fréquence.

Dans le cas des ondes sonores, plus la fréquence est élevée, plus le son que nous percevons est aigu. Les sons plus graves ont une fréquence plus basse.

L'unité standard de mesure de la fréquence est le hertz (Hz). Par exemple, si nous percevons un son de 1000 Hz, cela veut dire que 1000 fronts d'onde ont atteint notre oreille en une seconde.

Plus la vitesse d'onde est élevée, plus la longueur d'onde est faible, plus la fréquence est élevée. La relation entre ces trois paramètres peut être décrite par la formule suivante: c = f * λ
(où c est la vitesse d'onde, f est la fréquence et λ est la longueur d'onde).

L'oreille humaine peut détecter des ondes sonores aux fréquences allant de 20 Hz à 20 000 Hz. Les sons très graves à fréquence plus basses que 20 Hz sont appelés les infrasons. Les éléphants se servent par exemple de ceux ci pour communiquer.

Les sons à la fréquence plus haute que 20 000 Hz sont appelés ultrasons. Les chauve-souris et les dauphins s'en servent pour s'orienter.

Amplitude

  • front d'onde - Une surface composée de particules vibrant en même phase.
  • longueur d'onde (λ) - La distance entre deux fronts d'onde successifs. Son symbole est λ (lambda). En réalité, la longueur d'onde du son audible pour la plupart des humains se trouve entre 16 mm et 16 m et sa vitesse est d'environ 340 m/s.
  • particule - Les particules vibrent.
  • vitesse de l'onde - Une caractéristique de la substance; elle n'est pas équivalente à la vitesse des particules.
  • fréquence - C'est le nombre de vibrations par seconde.
  • Amplitude - La valeur maximale d'un des paramètres de la vibration. Dans le cas du son, l'amplitude est généralement identifiée avec la valeur maximale de la pression de l'air ou du déplacement. L'amplitude est directement liée à l'intensité du son: plus l'amplitude est élevée, plus le son est fort. Elle est indépendante de la fréquence et de la vitesse du son.
  • amplitude
  • haut-parleur - Le haut parleur émet des ondes sonores longitudinales. Le son, comme les autres ondes, est caractérisé par sa longueur d'ondes, sa fréquence, la vitesse de son onde et son amplitude.

Amplitude

L'intensité perçue d'un son ne dépend pas de la fréquence ou de la vélocité de la propagation. Elle est déterminée par l'amplitude de la vibration, c'est-à-dire par le déplacement maximal des particules dans un endroit donné.

Dans le cas des ondes non mécaniques, l'amplitude ne peut pas être interprété comme un déplacement. Elle renvoie à la valeur maximale d'un autre paramètre. Dans le cas des ondes électromagnétiques, l'amplitude peut être interprétée comme la force de champ maximale, ou la tension maximale.

Si les fronts d'onde forment une ligne droite ou un plan, l'amplitude de la vibration ne va pas diminuer lors de la propagation. Cependant, en général, les fronts d'onde sont sphériques, l'énergie transportée par la vague se répand une plus grande aire dans l'espace et son amplitude diminue avec son éloignement de la source de la perturbation.

Phase

  • Phases de l'onde - La différence de phase entre deux particules vibrantes qui sont en phase est de 0, et de 180° entre les particules qui sont en antiphase.

Phase

Puisque la vibration est un processus cyclique, la position courante d'une particule dans un cycle peut être caractérisée par un angle de 0 à 360°. Le déplacement d'une particule de la position d'équilibre dépend de sa phase actuelle.

Les particules qui sont en phase se déplacent dans la même direction tout le temps, donc la différence de phase entre elles est de 0. Si la différence de phase entre les particules en vibration est 180°, les particules se déplacent toujours dans la direction opposée (elles sont en antiphase). Si la différence est de 90°, les particules sont en phase quadrature.

Narration

Formation de l'onde

Une onde est une perturbation qui se déplace dans une substance. Elles peuvent être très diverses selon les caractéristiques de la substance et de la source de la perturbation.

Le type d'onde le plus simple sont les ondes mécaniques qui se déplacent à travers divers gaz, comme les ondes sonores qui se déplacent dans l'air. La source du son engendre une vibration des molécules d'air qui commencent à se déplacer. Puis, les molécules vibrant déjà font vibrer leurs voisines. Se processus se répète et c'est ainsi que la vibration se propage.

Si la direction du mouvement des particules est parallèle à la direction de la propagation de l'onde, l'onde est longitudinale. Dans l'air, le son se propage toujours en ondes longitudinales. Comme l'air est compressé puis raréfié, des fronts d'onde se forment. La distance entre les fronts d'onde et la longueur d'onde. Si la vitesse de l'onde sonore augmente, sa longueur d'onde aussi.

Vitesse de l'onde

La vitesse de l'onde est la vitesse à laquelle les fronts d'onde voyagent dans une substance. Ce n'est pas équivalent à la vitesse à laquelle les particules se déplacent.

La vitesse de l'onde dépend principalement de la qualité de la substance. Cependant, il y a d'autres facteurs, comme la température de la substance.

Dans l'air, la vitesse du son est d'environ 1200 km/h à 0°C. A -57°C par contre, elle n'est que de 1060 km/h. Dans une substance solide, la vitesse du son peut être beaucoup plus élevée que cela.

La fréquence

Le nombre de fronts d'onde qui atteignent l'observateur en une seconde est appelé la fréquence.

Dans le cas des ondes sonores, plus la fréquence est élevée, plus le son que nous percevons est aigu. Les sons plus graves ont une fréquence plus basse.

L'unité standard de mesure de la fréquence est le hertz (Hz). Par exemple, si nous percevons un son de 1000 Hz, cela veut dire que 1000 fronts d'onde ont atteint notre oreille en une seconde.

Plus la vitesse d'onde est élevée, plus la longueur d'onde est faible, plus la fréquence est élevée.

L'oreille humaine peut détecter des ondes sonores aux fréquences allant de 20 Hz à 20 000 Hz. Les sons très graves à fréquence plus basses que 20 Hz sont appelés les infrasons. Les éléphants se servent par exemple de ceux ci pour communiquer.

Les sons à la fréquence plus haute que 20 000 Hz sont appelés ultrasons. Les chauve-souris et les dauphins s'en servent pour s'orienter.

Amplitude

L'intensité perçue d'un son ne dépend pas de la fréquence ou de la vélocité de la propagation. Elle est déterminée par l'amplitude de la vibration, c'est-à-dire par le déplacement maximal des particules dans un endroit donné.

Dans le cas des ondes non mécaniques, l'amplitude ne peut pas être interprété comme un déplacement. Elle renvoie à la valeur maximale d'un autre paramètre. Dans le cas des ondes électromagnétiques, l'amplitude peut être interprétée comme la force de champ maximale, ou la tension maximale.

Si les fronts d'onde forment une ligne droite ou un plan, l'amplitude de la vibration ne va pas diminuer lors de la propagation. Cependant, en général, les fronts d'onde sont sphériques, l'énergie transportée par la vague se répand une plus grande aire dans l'espace et son amplitude diminue avec son éloignement de la source de la perturbation.

Phase

Puisque la vibration est un processus cyclique, la position courante d'une particule dans un cycle peut être caractérisée par un angle de 0 à 360°. Le déplacement d'une particule de la position d'équilibre dépend de sa phase actuelle.

Les particules qui sont en phase se déplacent dans la même direction tout le temps, donc la différence de phase entre elles est de 0. Si la différence de phase entre les particules en vibration est 180°, les particules se déplacent toujours dans la direction opposée (elles sont en antiphase). Si la différence est de 90°, les particules sont en phase quadrature.

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