La superposition et l’interférence des impulsions

Présentation au sujet: "La superposition et l’interférence des impulsions"— Transcription de la présentation:

1 La superposition et l’interférence des impulsions
Par Abdel Albadri SPH3U

2 Deux personnes qui parlent en même temps
Lorsque deux personnes parlent en même temps, les ondes sonores de chaque personne parviennent aux oreilles de l'autre dans leur forme de départ.

3 Animations des phénomènes de superpositions des ondes
1. 2. 3. 2. 1.

4 Le principe de la superposition
Le déplacement des impulsions combinés à chaque point d’interférence correspond à la somme algébrique des déplacements des impulsions individuelles.

5 La superposition de deux ondes en phase
Lorsque deux impulsions verticales passent l'une à travers l'autre, le déplacement de l'impulsion résultante correspond à la somme des déplacements de l'impulsion A et de l'impulsion B. Si, en tout point de la zone de chevauchement, le déplacement d'une impulsion s'ajoute à celui de l'autre impulsion, le déplacement dé l'impulsion résultante augmente.

6 L’interférence constructive
Deux impulsions de tailles et de formes différentes se déplacent dans des directions opposées. Le déplacement d'une impulsion est positif aux crêtes et négatif aux creux. Les deux déplacements représentés sont positifs. En tout point de la zone de chevauchement des deux impulsions, le déplacement de l'impulsion résultante est plus grand que les déplacements de chaque impulsion. Puisque le chevauchement d'impulsions produit une impulsion de plus grande amplitude, il s'agit d'une interférence constructive.

7 La superposition de deux ondes en opposition de phase
Lorsque deux impulsions identiques sont inversées l'une par rapport à l'autre, le déplacement d'une impulsion est diminué du déplacement de l'autre. En tout point de la zone de chevauchement, le déplacement de l'impulsion B réduit le déplacement de l'impulsion A pour produire la résultante. C'est une interférence destructive.

8 L’interférence destructive

9 Illustration À l'aide du principe de superposition, représente l'onde résultante au moment où les points A et B des deux ondes.

10 Données Deux impulsions d'onde qui se déplacent l'une vers l'autre
Données Deux impulsions d'onde qui se déplacent l'une vers l'autre. Ce qu’on cherche? La forme des impulsions au moment où les points A et B se rencontrent, selon le principe de superposition.

11 Analyse et solution Selon le principe de superposition, les amplitudes s'additionnent. Souviens-toi que l'amplitude est positive lorsque l'onde se trouve au-dessus du point d'équilibre (une crête) et négative lorsqu'elle se trouve sous le point d'équilibre (un creux). Afin d'additionner les ondes, replace-les de sorte que les points A et B se chevauchent, puis additionne les parties correspondantes des deux impulsions

12 Analyse et solution Additionne les ondes à l'aide de la grille. Les premières parties de chaque impulsion d'onde ont des amplitudes de +2 et de -2 unités, tandis qu'aux points A et B, les amplitudes sont de +1 et de +2 unités. Au moment où les deux points se chevauchent, le résultat est une impulsion d'onde d'une amplitude de +3 unités.

13 Ondes stationaires Les diagrammes représentent l'interférence produite lorsque des ondes de même amplitude et de même longueur d'onde, et qui se déplacent en directions opposées, se croisent. Pour deux ondes de longueur d'onde et d'amplitude identiques qui passent l'une à travers l'autre, tu peux expliquer le diagramme d'interférence à l'aide du principe de superposition. Lorsque les crêtes ou les creux des deux ondes occupent le même point du milieu, les ondes sont en phase. Les ondes en phase produisent une interférence constructive. Lorsque la crête d'une onde occupe le même point du milieu que le creux de l'autre onde, les ondes sont déphasées. Les ondes déphasées produisent une interférence destructive. ہÀmesure que les deux ondes se croisent dans des directions opposées, elles sont alternativement en phase et déphasées, ce qui donne une onde qui semble osciller entre des points fixes au lieu de se déplacer dans le milieu.

14 Devoir Exercices p.312: 1,2,et 3

15 Les ondes stationnaires dans un ressort fixe
Lorsque tu génères une onde dans un ressort dont l'une des extrémités est fixe, l'onde réfléchie doit revenir à travers l'onde incidente. Ces deux ondes ont une même longueur d'onde et des amplitudes presque identiques. Par définition, le premier point de contact entre l'onde incidente et l'onde réfléchie est le point fixe où la réflexion se produit. Cela signifie que l'extrémité du ressort est toujours un point nodal et que les noeuds se trouvent tous les tآ à partir de ce point, avec des ventres entre eux. Dans un ressort dont l'une des extrémités est fixe, une onde stationnaire doit posséder un nombre naturel de ventres. les noeuds se forment toutes les demi-longueurs d'onde à partir des extrémités du ressort.

16 À retenir On peut produire des ondes stationnaires à l’aide d’une seule source. L'interférence des ondes réfléchies et des ondes incidentes produit des ondes stationnaires. Seuls certaines longueurs de corde, de ressort ou de tout autre milieu sont capables de maintenir des ondes stationnaires, car leur extrémités réfléchissantes doivent être des points nodaux.

17 Ondes stationnaires Les ondes stationnaires sont présentes dans la nature. Tu peux voir une onde stationnaire dans une tasse de café.

18 Exercice1 La distance entre deux nœuds consécutifs dans une corde vibrante est de 10 cm. La fréquence de source est 30 Hz. Quelle est la longueur d’onde des ondes ? Quelle est leur vitesse?

19 Exercice 2 Un vibrateur dont la fréquence est 28 Hz produit une figure d’intérférence stationnaire dans une corde. Si la longueur d’onde des ondes est de 20 cm, quelle distance sépare deux nœuds consécutifs?

20 Exercice 3 La distance entre les deuxième et cinquième nœuds d’une onde stationnaire est 60 cm. Quelle est la longueur d’onde des ondes? Quelle est leur vitesse, si la fréquence de la source est 25 Hz?

21 Balançoire Pour augmenter l’amplitude du mouvement dans un balançoire, tu remue tes jambes d’avant en arrière. Tu donnes des élans en phase avec sa fréquence en mouvement naturel. Ces poussées sont en résonance avec le mouvement du balançoire, elles s’ajoutent à son énergie et l’amplitude augmente..

22 Exemple de résonance Un ressort mû par une onde stationnaire est dans un état de résonance. Lorsque le générateur d’onde oscille selon une fréquence de résonance, l’énergie vient s’ajouter au ressort en phase avec des oscillations existantes.

23 Ressort en état de résonnace
Lorsque tu génères une onde dans un ressort dont l'une des extrémités est fixe, l'onde réfléchie doit revenir à travers l'onde incidente. Ces deux ondes ont une même longueur d'onde et des amplitudes presque identiques. Par définition, le premier point de contact entre l'onde incidente et l'onde réfléchie est le point fixe où la réflexion se produit. Cela signifie que l'extrémité du ressort est toujours un point nodal et que les noeuds se trouvent tous les tآ à partir de ce point, avec des ventres entre eux. Dans un ressort dont l'une des extrémités est fixe, une onde stationnaire doit posséder un nombre naturel de ventres. les noeuds se forment toutes les demi-longueurs d'onde à partir des extrémités du ressort.

24 Résonance C’est l’augmentation de l’amplitude d’une onde attribuable au transfert d’énergie en phase avec la fréquence naturelle de l’onde.

25 Le pont du détroit de Tacoma
La résonance provoquée par le vent a généré une onde stationnaire qui a détruit le pont suspendu du détroit de Tacoma . Le pont du détroit de Tacoma dans l’état de Washington, aux états-Unis, fait partie des plus impressionnants cas de production d'une onde stationnaire par la résonance. Inauguré en novembre 1940, le pont n'a servi que quelques mois avant que la résonance ne cause son effondrement. En juin 2000, il a fallu fermer le pont du Millénaire de Londres, en Angleterre, pour y apporter des modifications, car les pas des gens qui le traversaient à pied provoquaient des diagrammes de résonance. En remuant les jambes d'avant en arrière sur une balançoire, on utilise le principe de résonance. Afin d'accroître l'amplitude du mouvement de la balançoire, il faut lui donner des élans en phase avec sa fréquence de mouvement naturelle. Chaque fois que la balançoire commence à aller vers L'avant, on lui donne une poussée. Puisque ces poussées sont en résonance avec son mouvement naturel, elles s'ajoutent à son énergie et l'amplitude augmente. Si les poussées ne sont pas en phase avec le mouvement naturel de la balançoire, la balançoire s'arrête.

26 Devoir Page 317: no 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9. Renforcement
Page 318: 21, 25, 26 et 27