Oscillations et ondes

Introduction aux ondes sonores

Observez le son dans l'air comme onde longitudinale : la surface montre la variation de pression selon la position tandis que les couches de gaz oscillent dans la direction de propagation. Faites varier longueur d'onde et fréquence pour vérifier $v = \lambda f$ .

Lycée

⚠ En écoutant un son réel (haut-parleur, diapason), gardez un volume modéré et n'approchez pas l'oreille des sources fortes — une intensité élevée endommage l'ouïe.

Matériel

Canvas 3D montrant la surface de pression d'une onde sonore, pivotable par glisser ou touches fléchées
Curseurs «Biên độ áp suất», «Bước sóng λ» et «Tần số f»
Ligne de lecture affichant «Vận tốc âm v = λf»
Bouton «Tạm dừng» / «Chạy tiếp» pour figer l'onde

Protocole

Lire la vitesse du son à partir de λ et f
Réglez «Bước sóng λ» et «Tần số f» à des valeurs quelconques et lisez la ligne «Vận tốc âm v = … m/s». Vérifiez que la valeur affichée égale le produit des deux curseurs, soit $v = \lambda f$ . Changez λ puis f et relisez v à chaque fois.
Distinguer les rôles de l'amplitude et de la fréquence
Augmentez «Biên độ áp suất» : la surface s'élève — son plus fort — mais v reste inchangée. Changez ensuite seul «Tần số f» : les crêtes défilent plus vite, le son est plus aigu, et v suit le $v = \lambda f$ du modèle. Concluez que la fréquence fixe la hauteur tandis que l'amplitude de pression fixe l'intensité sonore.
Pivoter la vue et identifier l'onde longitudinale
Appuyez sur «Tạm dừng» pour figer l'image, puis faites glisser le canvas (ou sélectionnez-le et utilisez les flèches) pour voir la surface sous plusieurs angles. Reconnaissez les compressions–rarefactions qui se propagent dans la direction de propagation — signature du son dans l'air — puis appuyez sur «Chạy tiếp» et prédisez la nouvelle v avant de modifier λ ou f.

Simulation

Histoire de l’expérience

Depuis Galilée, on sait que la hauteur d'un son est liée au nombre de vibrations par seconde ; il décrit cette relation dans les Discours concernant deux sciences nouvelles (1638). Isaac Newton tira la première expression de la vitesse du son dans l'air à partir de l'élasticité et de la densité du milieu, dans le livre II des Principia (1687). La valeur de Newton était inférieure d'environ 15 % à la mesure, car il supposait les compressions isothermes. En 1816, Laplace montra qu'elles sont adiabatiques et ajouta le facteur γ, accordant la formule avec l'expérience. La relation v = λf reste aujourd'hui la méthode standard pour mesurer la vitesse du son et sonder le milieu de propagation.

Physiciens associés

Galileo Galilei Isaac Newton

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