Cet article explique ce qu'est une onde unidimensionnelle en physique. Vous trouverez donc la définition d'une onde unidimensionnelle, les caractéristiques de ce type d'onde et, en complément, l'équation qui décrit le mouvement d'une onde unidimensionnelle.
Qu'est-ce qu'une onde unidimensionnelle ?
Une onde unidimensionnelle est une onde qui se propage dans une seule dimension, c’est-à-dire que les ondes unidimensionnelles avancent dans une seule direction.
Par exemple, la vague générée en secouant une extrémité d’une corde avec l’autre extrémité fixe est une vague unidimensionnelle. De même, l’onde produite par l’oscillation d’un ressort est également une onde unidimensionnelle.
Caractéristiques d'une onde unidimensionnelle
Les ondes unidimensionnelles ont les caractéristiques ou éléments suivants :
- 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.
- Amplitude (A) : est la distance verticale entre l'allongement maximum et sa position d'équilibre.
- 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.
- 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.
- Crête : chacun des points culminants de la vague.
- Vallée : chacun des points les plus bas de la vague.
Équation d'une onde unidimensionnelle
L'équation d'une onde unidimensionnelle nous permet de calculer l'allongement de l'onde dans une position spécifique et un instant précis. Ainsi, l'équation d'une onde unidimensionnelle est y(x,t) = A·sin(k·x – ω·t + φ 0 ).
Où:
-
est l'allongement de l'onde unidimensionnelle. -
est l'amplitude de l'onde unidimensionnelle. -
est la distance du point étudié au foyer 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 unidimensionnelle sont calculés à l'aide des formules suivantes :
![\begin{array}{c}k=\cfrac{2\pi}{\lambda}\\[4ex]\omega=\cfrac{2\pi}{T}=2\pi f\end{ tableau}](https://physigeek.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-bd9a9c86ac7bfe615da6e49025b8b40f_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Où:
- est le numéro d'onde.
-
est la longueur d'onde. - est la fréquence angulaire ou la pulsation.
-
est le point. -
est la fréquence.
Autres types de vagues
En physique, les ondes sont classées en unidimensionnelles, bidimensionnelles et tridimensionnelles. Dans cet article, nous avons vu ce que sont les ondes unidimensionnelles, nous devons donc voir quelle est la différence entre les deux autres types d'ondes :
- Onde bidimensionnelle : type d'onde qui se propage en deux dimensions, c'est-à-dire à travers une surface.
- Onde tridimensionnelle : type d'onde qui se propage en trois dimensions, ou en d'autres termes, qui se dilate dans toutes les directions.