▷ Mouvement des vagues

Cet article explique ce que sont les mouvements des vagues en physique et quelles sont leurs caractéristiques. Ainsi, vous retrouverez la définition d’un mouvement ondulatoire, la formule du mouvement ondulatoire et quels sont les différents types de mouvements ondulatoires.

Qu’est-ce que le mouvement des vagues ?

Le mouvement ondulatoire est le mouvement décrit par une onde harmonique. Autrement dit, le mouvement des vagues est la propagation d’une perturbation qui oscille de manière continue et périodique.

Par conséquent, le mouvement des vagues est le mouvement qu’effectue une onde lorsqu’elle oscille autour d’une position d’équilibre.

Par exemple, si une corde est attachée à une extrémité et qu’on la fait vibrer à son autre extrémité, un mouvement ondulatoire est produit lorsque la corde oscille verticalement et ainsi une onde est générée.

De plus, l’une des caractéristiques des mouvements des vagues est qu’ils transfèrent de l’énergie d’un endroit à un autre, mais pas de matière.

➤ Voir : Que sont les ondes harmoniques ?

Exemples de mouvements de vagues

Pour bien comprendre la notion de mouvement des vagues, nous allons voir plusieurs exemples de ce type de mouvement.

Exemples de mouvements de vagues :

Les ondes sonores sont des mouvements ondulatoires.
La vague qui se produit à la surface d’un étang d’eau lorsqu’une pierre est lancée est un mouvement de vague.
L'onde générée par la vibration d'une corde est un mouvement ondulatoire.
Les vagues qui se propagent à travers une source sont des mouvements ondulatoires.

Caractéristiques des mouvements des vagues

Les caractéristiques des mouvements des vagues sont les suivantes :

Allongement (y) : est la distance entre la position de l'onde et sa position d'équilibre.
Amplitude (A) : est la distance entre l'allongement maximum et sa position d'équilibre.
Crête : chacun des points culminants de la vague.
Vallée : chacun des points les plus bas de la vague.
Cycle ou oscillation : c'est le trajet de l'onde d'un point au prochain point équivalent.
Longueur d'onde (λ) : est la distance qui sépare deux points équivalents consécutifs sur l'onde.
Période (T) : est le temps nécessaire pour effectuer une oscillation complète.
Fréquence (f) : est le nombre d'oscillations ou de vibrations que l'onde produit par unité de temps.

$f=\cfrac{1}{T}$

Fréquence angulaire (ou pulsation) (ω) : c'est la vitesse à laquelle l'onde oscille.

$\omega=\cfrac{2\cdot \pi}{T}=2\cdot \pi \cdot f$

Nombre d'onde (k) : Il est défini comme le nombre de cycles effectués sur une longueur de 2π mètres.

$k=\cfrac{2\cdot \pi}{\lambda}$

Vitesse de propagation (v) : c'est la vitesse à laquelle l'onde se propage.

$v=\cfrac{\lambda}{T}=\cfrac{\omega}{k}$

caractéristiques d'un mouvement ondulatoire

Formule pour un mouvement ondulatoire

L'équation d'un mouvement ondulatoire est y(x,t) = A·sin(k·x ± ω·t + φ ₀ ). Cette formule est utilisée pour calculer l’allongement d’un point du mouvement ondulatoire dans une position donnée et à un instant précis.

$y(x,t)=A\cdot \text{sin}(k\cdot x\pm w\cdot t+\phi_0)$

Où:

$y$ est l'allongement de l'onde.
$A$ est l'amplitude de l'onde.
$x$ est la distance du point étudié à l'origine de l'onde.
$k$ est le numéro d'onde.
$\omega$ est la fréquence angulaire ou la pulsation.
$t$ est l'instant du temps.
$\phi_0$ est la phase initiale de la vague.

Le signe devant la vitesse angulaire détermine la direction vers l’avant du mouvement des vagues. S'il est négatif cela signifie que le mouvement des vagues se propage vers la droite, par contre, si le signe est positif cela implique que le mouvement des vagues se propage vers la gauche.

Remarque : gardez à l’esprit qu’il existe plusieurs façons d’exprimer l’équation d’un mouvement ondulatoire, elle peut donc également être exprimée par une fonction cosinus. Cependant, l’expression la plus utilisée est la fonction expliquée dans cet article.

Types de mouvements de vagues

Il existe plusieurs manières de classer les mouvements de vagues, nous allons donc maintenant voir quels sont les différents types de mouvements de vagues selon les critères choisis pour les classer.

Selon les dimensions de propagation

Mouvements ondulatoires unidimensionnels : le mouvement ondulatoire se propage dans une seule direction.
Mouvements ondulatoires bidimensionnels : le mouvement ondulatoire se propage en deux dimensions, c'est-à-dire à travers une surface.
Mouvements ondulatoires tridimensionnels : le mouvement ondulatoire se propage en trois dimensions, c'est-à-dire à travers l'espace.

Selon le sens des oscillations

Mouvements longitudinaux des ondes : la direction des oscillations est la même que la direction de propagation de l'onde.
Mouvements transversaux des ondes : la direction des oscillations est perpendiculaire à la direction de propagation de l'onde.

Selon le support

Mouvements mécaniques des vagues : le mouvement des vagues a besoin d’un support matériel pour se propager.
Mouvements des ondes électromagnétiques : le mouvement des ondes peut se propager dans le vide.

Le mouvement des vagues