Onde transversale

Cet article explique ce que sont les ondes transversales en physique et quelles sont leurs caractéristiques. Des exemples d'ondes transversales sont également présentés et, en outre, quelle est l'équation d'une onde transversale.

Qu'est-ce qu'une onde transversale ?

Une onde transversale est une onde dont les oscillations sont perpendiculaires à la direction de propagation de l'onde. Autrement dit, les points d’une onde transversale se déplacent transversalement à la direction d’avancée de l’onde.

Par exemple, une corde fixée à une extrémité qui oscille est une onde transversale. Si l’on fixe l’extrémité d’une corde et déplace son autre extrémité verticalement, des vibrations sont générées perpendiculairement au sens d’avancement de l’onde sur la corde, c’est donc une onde transversale.

Dans de bonnes conditions, l'exemple de vague ci-dessus peut également être un exemple d'onde stationnaire , qui est un autre type de vague.

Caractéristiques d'une onde transversale

Les caractéristiques ou parties d’une onde transversale sont :

• Crête : chacun des points les plus élevés de l'onde transversale.
• Vallée : chacun des points les plus bas de l'onde transversale.
• 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 de l'onde.
• Amplitude (A) : est la distance verticale entre le point le plus haut de la vague et sa valeur moyenne.
• Période (T) : est le temps nécessaire à l'onde transversale pour effectuer une oscillation complète.
• Fréquence (f) : est le nombre d'oscillations ou de vibrations que l'onde produit par unité de temps.
• Fréquence angulaire (ou pulsation) (ω) : c'est la vitesse à laquelle l'onde oscille.
• Vitesse de propagation (v) : est la vitesse à laquelle l'onde se propage.

Exemples d'ondes transversales

Après avoir vu la définition d'une onde transversale et ses caractéristiques, nous allons maintenant voir plusieurs exemples de ce type d'onde pour bien comprendre le concept.

Exemples d'ondes transversales :

• La vague générée en déplaçant verticalement une corde fixée à une extrémité.
• Ondes sismiques secondaires.
• Les ondes générées à la surface de l'eau par l'impact d'un objet sont transversales.
• Les ondes électromagnétiques sont également des ondes transversales.

Formule d'onde transversale

Une onde transversale est décrite par la formule y(x,t) = A·sin(k·x – ω·t + φ ₀ ). Cette formule permet de calculer l'allongement d'un point de l'onde transversale à un instant précis et une position précise.

Où:

• représente le déplacement vertical du point d'onde transversale par rapport à sa position d'équilibre.
• est l'amplitude de l'onde transversale.
• est la distance du point étudié à l'origine de l'onde.
• est le numéro d'onde.
• est la fréquence angulaire ou de pulsation.
• est l'instant du temps.
• est la phase initiale de la vague.

Notez que le nombre d'onde et la fréquence angulaire d'une onde transversale sont calculés à l'aide des formules suivantes :

Où:

• est le numéro d'onde.
• est la longueur d'onde.
• est la fréquence angulaire ou de pulsation.
• est le point.
• est la fréquence.

onde transversale et onde longitudinale

Enfin, nous verrons en quoi les ondes transversales diffèrent des ondes longitudinales, puisqu’il s’agit de deux types d’ondes étroitement liés.

Une onde longitudinale est une onde dans laquelle le mouvement oscillant des particules dans le milieu se produit dans le même sens de propagation de l'onde. Autrement dit, dans une onde longitudinale, les particules du milieu se déplacent longitudinalement.

Par conséquent, la différence entre une onde transversale et une onde longitudinale réside dans la direction dans laquelle les points de l’onde se déplacent. Dans une onde transversale, les points oscillent transversalement à la direction de déplacement de l'onde, tandis que dans une onde longitudinale, les points oscillent longitudinalement par rapport à la direction dans laquelle l'onde se propage.