ON1 - Propagation unidimensionnelle d'un signal
Résumé
Ce chapitre introduit le concept d'ondes. Nous verrons alors comment les classer suivant plusieurs critères (longitudinale ou transversale, propagative ou stationnaire, harmonique ou non) et nous appuierons sur des exemples dans différents domaines de la physique (électricité, mécanique, etc).Capacité exigibles
- Reconnaitre le caractère progressif ou stationnaire d'une onde.
- Différencier onde transversale et onde longitudinale
- Tracer le profil de l'onde en un instant donné ou le signal mesuré en un point donné à partir d'une information (profil, signal, ou expression de la perturbation).
- Connaitre l'équation générale d'une onde progressive harmonique et d'une onde stationnaire harmonique.
- Utiliser les conditions aux limites et identifier les modes propres d'une onde stationnaire: déterminer les longueurs d'onde, pulsations et fréquences propres et identifier les noeuds et les ventres
- Établir l'équation de propagation dans le cas d'une onde de tension ou d'intensité dans un câble coaxial.
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QCM d'entrainement
Sujet de TD
Pour aller plus loin
Ondes stationnaires
Vidéo de l'expérience de la corde de Melde
Vidéo de Physics Girl (anglophone) sur les modes de Chladni (ondes stationnaires sur une plaque)
Physique et musique
Vidéo de scienceEtonnante sur la physique derrière la musicologie
ON2 - Propagation des ondes électromagnétiques dans le vide.
Résumé
Il est désormais temps d'écrire les lois fondamentales de l'électromagnétisme: les équations de Maxwell. Ces quatre équations de Maxwell permettent de décrire nimporte quel champ électromagnétique, et, comme nous le verrons, de retrouver certaines lois que nous avons déjà démontrées et de prédire l'existence d'ondes électromagnétiques dont nous tenterons de décrire les caractéristiques.Capacité exigibles
- Énoncer les équations de Maxwell dans un milieu contenant des charges et des courants ainsi que dans le vide.
- Interpréter qualitativement le lien entre l'équation de Maxwell-Faraday et la loi de Faraday.
- Décrire la signification physique des équations de Maxwell.
- Reconnaitre le caractère progressif ou stationnaire d'une onde.
- Définir une onde plane, une onde plane progressive et une onde plane progressive harmonique. Expliquer la pertinence et les limites de ces modèles.
- Décrire la structure d'une onde plane progressive harmonique polarisée rectilignement. Expliquer la pertinence de ce modèle.
- Décrire la propagation de l'énergie des ondes planes progressives harmoniques polarisées rectilignement.
- Citer les domaines du spectre des ondes électromagnétiques et leur associer des applications.
- Décrire un bilan d'énergie électromagnétique dans le cas du vide et définir le vecteur de Poynting.
- Citer des ordres de grandeur de flux énergétiques moyens (Laser, flux solaire, etc.)
- Utiliser le flux du vecteur de Poynting à travers une surface orientée pour évaluer la puissance rayonnée.
- Décrire le fonctionnement d'une cellule photovoltaïque.
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