Terminale Générale – Physique-Chimie – Physique-Chimie – Sons, diffraction et interférences

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🎵 Sons, diffraction et interférences

Contexte : Les ondes sonores sont des ondes mécaniques progressives qui se propagent dans un milieu matériel. La diffraction et les interférences sont des phénomènes ondulatoires essentiels pour comprendre la propagation du son.

1. Propriétés des ondes sonores

  • Définir une onde sonore comme une perturbation mécanique se propageant dans un milieu élastique.
  • Identifier les caractéristiques principales : fréquence (f), longueur d’onde (λ), vitesse de propagation (v).
  • Relier ces grandeurs par la relation fondamentale : v = λ × f.
Remarque : Dans l’air, la vitesse du son est d’environ 340 m/s à 20°C.

2. Diffraction des ondes sonores

  • Définir la diffraction comme la déviation des ondes autour d’un obstacle ou à travers une ouverture.
  • Expliquer que la diffraction est d’autant plus marquée que la taille de l’obstacle est proche ou inférieure à la longueur d’onde.
  • Citer un exemple concret : entendre un son derrière un mur.

Exemple

Un haut-parleur émet un son de 1 kHz (λ ≈ 0,34 m). Si on place un obstacle de 0,5 m, la diffraction sera peu marquée. En revanche, avec un obstacle de 0,1 m, le son contournera facilement l’obstacle.

3. Interférences des ondes sonores

  • Définir les interférences comme la superposition de deux ondes produisant une onde résultante.
  • Distinguier les interférences constructives (amplitudes s’additionnent) et destructives (amplitudes se soustraient).
  • Calculer les conditions d’interférences : δ = kλ (constructives) et δ = (k + 0,5)λ (destructives), où δ est le déphasage et k un entier.

Exemple

Deux haut-parleurs émettent un son de 200 Hz (λ ≈ 1,7 m). Si la différence de marche est 1,7 m, les interférences seront constructives. Si elle est 0,85 m, elles seront destructives.

Conclusion

Résumé :

  • Les ondes sonores sont des ondes mécaniques avec v = λ × f.
  • La diffraction dépend de la taille de l’obstacle par rapport à la longueur d’onde.
  • Les interférences peuvent être constructives ou destructives selon le déphasage.

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