Mécanique - LD Didactic
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1. D 0606 Brn M canique Etude des ondes Propagation des ondes la surface de l eau Objectifs exp rimentaux E observation de la propagation des ondes la surface de l eau derri re une ar te changement de la direction de propa gation E observation de la propagation des ondes la surface de l eau derri re une fente troite apparition d ondes circulaires E observation de la propagation des ondes la surface de l eau derri re une grille superposition d ondes circulaires pour former une onde rectiligne LEYBOLD Fiches d exp riences de physique Principe d Huygens appliqu aux ondes la surface de l eau Principes de base Les consid rations suivantes sur la propagation des ondes remontent Christiaan Huygens Premi rement chaque point d un front d ondes peut tre consi d r comme le point de d part d une onde l mentaire qui se propage avec la m me vitesse et longueur d onde que l onde initiale Deuxi mement l enveloppe de toutes les ondes l mentaires est le nouveau front d onde Pour v rifier le principe d Huygens on produit des fronts d onde rectilignes dans la cuve onde remplie d eau ces fronts d onde rencontrent successivement un obstacle droit avec une ar te une fente troite et une grille Derri re l ar te on observe un changement de la direction de propagation derri re la fente troite il y a apparition d ondes circulaires et derri re la grille les2. endroit de l onde se d pla ant vers l obstacle on consid re chaque point du porteur d onde comme point de d part d une nouvelle onde onde l mentaire selon le premier principe d Huygens c Propagation d une onde derri re une grille Chaque fente de la grille produit une onde circulaire Elles peuvent tre consid r es comme des ondes l mentaires Les ondes circulaires se p n trent et se superposent mutuellement De nouveaux fronts d ondes apparaissent Selon le deuxi me principe d Huygens on peut consid rer le nouveau front d onde comme l enveloppe des ondes l mentaires Fig 2 Montage exp rimental pour le principe d Huygens interrupteur du stroboscope bouton r glage fin de la fr quence du stroboscope bouton poussoir excitation d ondes uniques bouton r glage de l amplitude de l excitation d ondes bouton r glage de la fr quence de l excitation d ondes vis molet e rotation manuelle du disque stroboscopique Con Fig 3 Branchement de l excitateur d ondes rectilignes h vis de r glage r glage de la profondeur d immersion Fig 4 Obstacles vu du c t de l excitateur En haut grande fente Au milieu petite fente En bas grille LEYBOLD DIDACTIC GMBH Leyboldstrasse 1 D 50354 H rth Phone 02233 604 0 Telefax 02233 604 222 e mail info leybold didactic de by Leybold Didactic GmbH Printed in the Federal Republic of Germany Technical alterations reserved
3. ondes circulaires se superposent et forment une onde recti ligne La combinaison du principe d Huygens avec le principe d inter f rence remontant A Fresnel destin e mettre en vidence le diffraction des ondes la surface de l eau lorsqu elles rencon trent une fente ou un r seau est expliqu e par les essais interf rence avec les ondes la surface de l eau Fig 1 Principe d Huygens appliqu aux ondes la surface de l eau photos En haut diffraction d ondes rectilignes sur des ar tes Au milieu apparition d ondes circulaires derri re une fente troite En bas superposition d ondes circulaires pour former une onde rectiligne P 1 6 4 2 Mat riel 1 cuve ondes avec stroboscope moteur 401501 en compl ment Liquide vaisselle ontage Le montage exp rimental est repr sent en Fig 2 monter la cuve ondes sur une surface stable se r f rer le mode d emploi de la cuve ondes brancher l excitateur d ondes rectilignes voir Fig 3 R alisation a b Propagation d ondes derri re une ar te placer l obstacle grande fente voir Fig 4 en haut au milieu de la cuve ondes directement sous la lampe Placer l excitateur d ondes environ 10 cm parall lement l obs tacle ventuellement sortir le disque stroboscopique de la marche des rayons l aide de la vis molet e f de mani re ce que la plaque de verre au fond de la cuve on
4. de soit totalement clair e r gler la fr quence 20 Hz avec le bouton e et augmenter doucement l amplitude d excitation avec le bouton d jus qu apparition de fronts d ondes nets voir le mode d emploi de la cuve ondes ventuellement faire varier la profondeur d immersion l aide de la vis de r glage h1 observer l image d onde derri re l obstacle brancher le stroboscope avec l interrupteur a pour ob server les ondes stationnaires Apr s un temps de d mar rage ventuellement refaire le r glage fin de la synchroni sation de la fr quence de l excitateur et du stroboscope avec le bouton b jusqu obtention d une image d ondes station naires Propagation des ondes derri re une fente troite Placer l obstacle grande fente au milieu de la cuve ondes directement sous la lampe R duire la grande fente avec les deux tiroirs de recouvrement e mani re obtenir un cartement inf rieur la longueur d onde voir Fig 4 au milieu Placer l excitateur d ondes environ 10 cm paral l lement l obstacle ventuellement sortir le disque stroboscopique de la marche des rayons de mani re ce que la plaque de verre au fond de la cuve ondes soit totalement clair e r gler la fr quence 20 Hz et augmenter doucement l am plitude d excitation jusqu apparition de fronts d ondes nets voir le mode d emploi de la cuve ondes changer la profondeur d im
5. mersion si n cessaire LEYBOLD Fiches d exp rience de physique observer l image d ondes derri re l obstacle changer la fr quence r gler l amplitude si n cessaire et observer l image d onde derri re l obstacle utiliser un stroboscope pour l observation d ondes station naires Propagation d ondes derri re une grille placer l obstacle 15 fentes uniques au milieu de la cuve ondes directement sous la lampe voir Fig 4 en bas Placer l excitateur d ondes environ 10 cm parall lement l obs tacle ventuellement sortir le disque stroboscopique de la marche des rayons de mani re ce que la plaque de verre au fond de la cuve onde soit totalement clair e r gler la fr quence 20 Hz et augmenter doucement l am plitude d excitation jusqu apparition de fronts d ondes nets voir le mode d emploi de la cuve ondes changer la profondeur d immersion si n cessaire observer l image d ondes derri re l obstacle changer la fr quence r gler l amplitude si n cessaire et observer l image d ondes derri re l obstacle utiliser un stroboscope pour l observation d ondes station naires Propagation d un paquet d ondes derri re les obstacles placer un des obstacles comme d crit plus haut si n cessaire sortir le disque stroboscopique de la marche des rayons tourner le bouton d amplitude enti rement vers la gauche Veiller ce que l excitateur d ondes soit en contac
6. t avec l eau sur toute sa longueur actionner le bouton d excitation d onde unique c observer le paquet d ondes derri re l obstacle LEYBOLD Fiches d exp rience de physique P1 6 4 2 Exemple de mesure La figure 1 repr sente 3 photographies d exemples de mesure R sultats a Propagation d ondes sur une ar te Les ondes ne se propagent pas uniquement dans la direction initiale derri re l obstacle Elles font un arc et s introduisent dans les ombres des obstacles comme des ondes circulaires dif fraction des ondes sur une ar te Il semble que les ar tes soient des excitateurs ponctuels pour les ondes circulaires Les ondes sont nettement plus faibles dans les zones d ombre que dans la r gion de propagation rectiligne Les ondes longues pr sentent une diffraction aux ar tes sup rieure celle des ondes courtes b Propagation d ondes derri re une fente troite Les ondes ne se propagent pas uniquement dans la direction initiale derri re l obstacle Elles se propagent sous forme d on des semi circulaires dans toutes les directions diffraction des ondes sur une fente Plus la fente est troite par rapport la longueur d onde plus la diffraction est visible Il semble que la fente soit un excitateur ponctuel pour les ondes circulaires Etant donn qu il est possible de placer la fente tout
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