Onde transversale: caractéristiques et exemples

Les ondes transversales sont celles dans lesquelles l'oscillation se produit dans une direction perpendiculaire à la direction de propagation de l'onde. Au contraire, les ondes longitudinales sont les ondes dans lesquelles le déplacement à travers le milieu se produit dans la même direction que celle dans laquelle se produit le déplacement de l’onde.

Il convient de rappeler que les ondes se propagent dans un milieu en raison de la vibration qu'elles provoquent dans les particules dudit milieu. Ensuite, la direction de propagation d'une onde peut être parallèle ou perpendiculaire à la direction dans laquelle les particules vibrent. Par conséquent, la distinction entre les ondes transversales et longitudinales est marquée.

L'exemple le plus typique d'une onde transversale est constitué par les ondes circulaires qui se propagent à la surface de l'eau quand une pierre est lancée. Les ondes transversales sont des ondes électromagnétiques et de la lumière. En ce qui concerne les ondes électromagnétiques, il y a le cas particulier où il n'y a pas de vibration de particules comme cela se produit dans d'autres ondes.

Même dans ce cas, il s’agit d’ondes transversales car les champs électrique et magnétique associés à ces ondes sont perpendiculaires à la direction de propagation de l’onde. D'autres exemples d'ondes transversales sont les ondes transmises le long d'une corde et les ondes S ou les ondes sismiques secondaires.

Caractéristiques

Les ondes, qu’elles soient transversales ou longitudinales, ont une série de caractéristiques qui les déterminent. En général, les caractéristiques les plus importantes d’une vague sont celles expliquées ci-dessous:

Amplitude de la vague (a)

Elle est définie comme la distance entre le point le plus éloigné d'une vague et son point d'équilibre. Puisqu'il s'agit d'une longueur, il est mesuré en unités de longueur (généralement en mètres).

Longueur d'onde (λ)

Elle est définie comme la distance (généralement mesurée en mètres) parcourue par une perturbation dans un certain intervalle de temps.

Cette distance est mesurée, par exemple, entre deux crêtes successives (les crêtes sont le point le plus éloigné de la position d'équilibre au sommet de la vague), ou encore entre deux vallées (point le plus éloigné de la position d'équilibre sur la bas de la vague) successives.

Cependant, vous pouvez réellement mesurer entre deux points successifs de l’onde qui sont dans la même phase.

Période (T)

Il est défini comme le temps (généralement mesuré en secondes) nécessaire à une onde pour parcourir un cycle complet ou une oscillation. Il pourrait également être défini comme le temps nécessaire à une onde pour parcourir une distance équivalente à sa longueur d'onde.

Fréquence (f)

Il est défini comme le nombre d'oscillations qui se produisent dans une unité de temps, généralement une seconde. De cette façon, lorsque le temps est mesuré en secondes (s), la fréquence est mesurée en Hertz (Hz). La fréquence est normalement calculée à partir de la période au moyen de la formule suivante:

f = 1 / T

Vitesse de propagation des ondes (v)

C'est la vitesse à laquelle l'onde se propage (l'énergie de l'onde) par un milieu. Il est généralement mesuré en mètres par seconde (m / s). Par exemple, les ondes électromagnétiques se propagent à la vitesse de la lumière.

La vitesse de propagation peut être calculée à partir de la longueur d'onde et de la période ou de la fréquence.

V = λ / T = λ f

Ou tout simplement en divisant la distance parcourue par la vague dans un certain temps:

v = s / t

Des exemples

Ondes électromagnétiques

Les ondes électromagnétiques sont le cas le plus important des ondes transversales. Une caractéristique particulière du rayonnement électromagnétique est que, contrairement aux ondes mécaniques qui nécessitent un moyen de propagation, ne nécessitent pas de moyen de propagation et peuvent le faire dans le vide.

Cela ne signifie pas qu'il n'y a pas d'ondes électromagnétiques se déplaçant à travers un milieu mécanique (physique). Certaines ondes transversales sont des ondes mécaniques, car elles nécessitent un support physique pour leur propagation. Ces ondes mécaniques transversales sont appelées ondes T ou ondes de cisaillement.

En outre, comme déjà mentionné ci-dessus, les ondes électromagnétiques se propagent à la vitesse de la lumière, ce qui dans le cas du vide est de l'ordre de 3 × 10 8 m / s.

Un exemple d'onde électromagnétique est la lumière visible, qui est un rayonnement électromagnétique dont les longueurs d'onde sont comprises entre 400 et 700 nm.

Ondes transversales dans l'eau

Une onde transversale très typique et très graphique est le cas lorsqu’une pierre (ou tout autre objet) est jetée à l’eau. Lorsque cela se produit, des ondes circulaires se propagent à partir de l'endroit où la pierre a eu un impact sur l'eau (ou le foyer de la vague).

L'observation de ces ondes permet d'apprécier comment la direction de la vibration qui se produit dans l'eau est perpendiculaire à la direction de déplacement de l'onde.

Ceci s’observe mieux si une bouée est située près du point d’impact. La bouée monte et descend verticalement à l'arrivée des fronts de vagues qui se déplacent horizontalement.

Plus compliqué est le mouvement des vagues dans l'océan. Son mouvement implique non seulement l’étude des ondes transversales, mais également la circulation des courants de l’eau lors du passage des ondes. Par conséquent, le mouvement réel de l'eau dans les mers et les océans ne peut être réduit à un simple mouvement harmonique.

Agiter sur une corde

Comme déjà dit ci-dessus, un autre cas commun d'ondes transversales est le déplacement d'une vibration par une corde.

Pour ces ondes, la vitesse à laquelle l'onde se propage à travers le fil tendu est déterminée par la tension du fil et la masse par unité de longueur du fil. Ainsi, la vitesse de l’onde est calculée à partir de l’expression suivante:

V = (T / m / L) 1/2

Dans cette équation, T est la tension de la corde, m sa masse et L la longueur de la corde.