Mercredi 20 novembre 2013

Les colles de Physique de cette semaine seront globalement consacrées aux phénomènes ondulatoires : propagation, interférences, ondes stationnaires, battements.
Le chapitre B6 (Introduction au monde de la Physique quantique) n’est pas au programme cette semaine.

QUESTIONS DE COURS DE CETTE SEMAINE
Chaque étudiant se verra attribuer une question de cours en début d’heure, parmi cette liste :
Q1. Ecriture d’une onde stationnaire comme superposition d’une onde progressive incidente et d’une onde progressive réfléchie. Découplage du temps et de l’espace.
Q2. Détermination des modes propres (fréquences et longueurs d’onde) d’une corde fixée à ses deux extrémités, à partir de l’expression d’une onde stationnaire sinusoïdale

    \[z(t)=2Z_0 cos(\omega t+\varphi) cos(kx+\psi)\]

.
Q3. Écriture mathématique d’une onde progressive quelconque, puis sinusoïdale. Pulsation, vecteur d’onde. Double périodicité spatio-temporelle. (Dans le cas d’une propagation 1D sans atténuation.)
Q4. Représentation de Fresnel d’un signal périodique.
Q5. Calcul de l’amplitude d’une onde résultant de la superposition de deux ondes sinusoïdales de même fréquence mais déphasées. (On pourra utiliser la représentation de Fresnel.) Condition d’interférences constructives, et d’interférences destructives.
Q6. Allure du signal résultant de la superposition de deux signaux sinusoïdaux de fréquences

    \[f_1\]

et

    \[f_2\]

légèrement différentes. Fréquence du signal obtenu, et période des battements.

 

COMPÉTENCES ÉVALUABLES CETTE SEMAINE DANS LES EXERCICES
– Identifier les grandeurs physiques correspondant à des signaux acoustiques, électriques, électromagnétiques.
– Citer quelques ordres de grandeur de fréquences dans les domaines acoustiques et électromagnétiques.
– Utiliser un développement en série de Fourier fourni par un formulaire.
– Écrire les signaux qui se propagent (ondes) sous la forme

    \[f(x-ct)\]

ou

    \[g(x+ct)\]

, ou sous la forme

    \[f(t-x/c)\]

ou

    \[g(t + x/c)\]

.
– Prévoir dans le cas d’une onde progressive pure l’évolution temporelle à position fixée, et prévoir la forme à différents instants.
– Établir la relation entre la fréquence, la longueur d’onde et la célérité.
– Utiliser la représentation de Fresnel pour déterminer l’amplitude de l’onde résultante en un point en fonction du déphasage.
– Exprimer les conditions d’interférences constructives ou destructives.
– Interférences : utiliser la représentation de Fresnel pour déterminer l’amplitude de l’onde résultante en un point en fonction du déphasage.
– Exprimer les conditions d’interférences constructives ou destructives.
– Savoir caractériser un signal présentant des battements.
– Caractériser une onde stationnaire par l’existence de nœuds et de ventres.
–  Savoir qu’une vibration quelconque d’une corde accrochée entre deux extrémités fixes se décompose en modes propres.
– Exprimer les fréquences des modes propres connaissant la célérité et la longueur de la corde.

Bon travail !