Onde longitudinale

Cet article explique ce que sont les ondes longitudinales en physique et quelles sont leurs caractéristiques. Ainsi, vous trouverez la définition d'une onde longitudinale, des exemples d'ondes longitudinales et quelle est l'équation d'une onde longitudinale.

Qu'est-ce qu'une onde longitudinale ?

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

Par exemple, les ondes sonores sont des ondes longitudinales, puisque dans ce type d’ondes le déplacement du milieu est parallèle à la propagation de l’onde.

Les ondes mécaniques longitudinales sont également appelées ondes de compression ou ondes de compressibilité, car elles produisent une compression et une raréfaction lorsqu'elles traversent un milieu.

Caractéristiques d'une onde longitudinale

Les caractéristiques ou parties d'une onde longitudinale sont les suivantes :

• Longueur d'onde (λ) : est la distance qui sépare deux points équivalents consécutifs sur l'onde.
• Cycle ou oscillation : c'est le trajet de l'onde d'un point au prochain point équivalent. Par conséquent, au cours d’un cycle, l’onde longitudinale achève une fois la phase d’expansion et une fois la phase de compression.
• Amplitude (A) : est la distance, l'allongement maximum de l'onde et sa position d'équilibre.
• Période (T) : est le temps nécessaire à l'onde longitudinale 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) : c'est la vitesse à laquelle l'onde se propage.

Exemples d'ondes longitudinales

Maintenant que nous connaissons la définition d'une onde longitudinale, nous allons voir plusieurs exemples de ce type d'onde pour mieux assimiler la notion.

Exemples d'ondes longitudinales :

• Une onde sonore.
• Une vague qui parcourt la longueur d’un ressort lorsqu’elle oscille.
• Ondes sismiques créées par les tremblements de terre.
• Ondes de pression.

Formule d'une onde longitudinale

Une onde longitudinale est décrite par la formule y(x,t) = A·sin(k·x – ω·t + φ ₀ ). Cette équation sert également à décrire d'autres types d'ondes, cependant, dans la formule des ondes longitudinales, y(x,t) correspond au déplacement horizontal par rapport à la position d'équilibre, au lieu du déplacement vertical.

Où:

• représente le déplacement horizontal du point dans l'onde longitudinale par rapport à sa position d'équilibre.
• est l'amplitude du déplacement de l'onde longitudinale.
• est la distance du point étudié à la source de l'onde.
• est le numéro d'onde.
• est la fréquence angulaire ou la 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 longitudinale sont calculés à l'aide des formules suivantes :

Où:

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

onde longitudinale et onde transversale

Pour finir, nous verrons quelle est la différence entre une onde longitudinale et une onde transversale, puisque ce sont deux types d’ondes très courants en physique.

En physique, une onde transversale est un type d'onde dans lequel la perturbation est perpendiculaire à la direction de propagation de l'onde.

Par conséquent, la différence entre une onde longitudinale et une onde transversale est la direction de la perturbation. Dans une onde longitudinale, la perturbation se propage dans la même direction que l'onde, tandis que dans une onde transversale, la perturbation se déplace dans une direction perpendiculaire à l'onde.