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Vidéo question :: Identifier la résultante de deux ondes qui interfèrent Physique • Deuxième secondaire

Les deux ondes représentées sur la figure ont la même fréquence, la même longueur d’onde et le même déplacement initial. Si les deux ondes interfèrent, laquelle des autres figures - (A), (B), (C) et (D) - montre le mieux l’onde résultante par rapport aux deux ondes identiques ?

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Transcription de la vidéo

Les deux ondes représentées sur la figure ont la même fréquence, la même longueur d’onde et le même déplacement initial. Si les deux ondes interfèrent, laquelle des autres figures A, B, C et D montre le mieux l’onde résultante par rapport aux deux ondes identiques ?

Alors, dans cette question, on nous dit que nous avons deux ondes - cette onde orange et cette onde bleue ici - qui ont la même fréquence, longueur d’onde et le même déplacement initial. Maintenant, les deux premières conditions sont importantes : le fait qu’elles aient la même fréquence et la même longueur d’onde parce que c’est ce qui permet aux deux ondes d’interférer. Le fait qu’elles ont le même déplacement initial signifie que, essentiellement, ces deux ondes sont en phase.

En d’autres termes, en tout point de l’onde, disons ce point ici, les deux ondes sont au même point de leur cycle. Et nous pouvons le voir pour ces points parce que ces deux ondes en ce point ont un déplacement nul. Et à mesure que nous avançons vers la droite, le déplacement augmente dans les deux cas.

Maintenant, on nous dit que les deux ondes interfèrent. Et on nous a demandé de trouver laquelle des figures A, B, C ou D montre le mieux l’onde résultante, que ce soit celle-ci ou celle-ci ou celle-ci ou celle-ci. Maintenant, l’un des moyens les plus pratiques de le faire est de penser aux deux ondes de la manière suivante.

Pensons à nommer des points sur les deux ondes en utilisant les axes, comme nous le faisons avec les graphiques, par exemple. Alors, commençons par l’onde orange. Nous pouvons attribuer arbitrairement des valeurs à chaque point de l’onde. Alors disons que ce point au début est le point 𝐴, le maximum de l’onde est le point 𝐵, ce point ici est 𝐶, là où l’onde admet un minimum c’est 𝐷, et ce dernier point ici 𝐸.

Maintenant, ceci est l’onde orange. Mais bien sûr, si l’onde orange doit interférer avec l’onde bleue, elles doivent tous deux être dans la même position dans l’espace. Et par conséquent, nous avons en fait les ondes bleue et orange qui se trouvent toutes les deux dans la même position dans l’espace. La seule raison pour laquelle nous les avons dessinés séparément ici, c’est parce qu’on peut les voir plus facilement de cette façon.

Donc, essentiellement, nous avons ici une superposition des ondes bleue et orange. Maintenant, à chaque point de l’onde, nous pouvons également attribuer une valeur sur l’axe vertical. Donc, encore une fois, très arbitrairement, disons simplement que le pic de l’onde a une valeur de un sur l’axe vertical et que le creux a une valeur de moins un.

Maintenant, encore une fois, nous pouvons choisir n’importe quelle valeur tant que nous restons cohérents avec le fait que cette valeur positive et cette valeur négative ont la même amplitude. Et cela, parce que la façon dont elle augmente dans ce sens représente exactement la même valeur que la façon dont elle diminue dans ce sens. Mais tant que nous restons cohérents ici et ici, nous pouvons choisir n’importe quelle valeur. Nous pouvons choisir un et moins un ou 100 et moins 100 ou 2042 et moins 2042 ; cela n’a pas vraiment d’importance.

Mais la raison pour laquelle nous avons fait cela est la suivante. Lorsque deux ondes interfèrent, nous pouvons additionner leurs amplitudes. En d’autres termes, disons que nous commençons au point 𝐴. Eh bien, au point 𝐴, l’amplitude de l’onde orange est nulle et l’amplitude de l’onde bleue est également nulle. Ainsi, l’amplitude de l’onde résultante en noir sera de zéro plus zéro ; en d’autres termes, zéro.

Passons donc au point 𝐵. Au point 𝐵, l’amplitude de l’onde orange est un et l’amplitude de l’onde bleue est également un car rappelez-vous que les ondes orange et bleu sont dans ce cas identiques et donc l’amplitude de l’onde résultante va être un plus un donc deux. Au point 𝐶, l’amplitude de l’onde orange est nulle et l’amplitude de l’onde bleue est également nulle. Donc, en les ajoutant ensemble, l’amplitude de l’onde résultante est à nouveau nulle.

Au point 𝐷, l’amplitude de l’onde orange est moins un et l’amplitude de l’onde bleue est également moins un. Ainsi, l’amplitude de l’onde résultante est moins un plus moins un. C’est donc moins deux.

Et enfin, au point 𝐸, l’amplitude de l’onde orange est nulle et l’amplitude de l’onde bleue est nulle. Donc, l’amplitude de l’onde résultante est à nouveau zéro plus zéro, ce qui donne zéro. Maintenant, dans ce cas, nous n’avons choisi de le faire que pour les points 𝐴, 𝐵, 𝐶, 𝐷 et 𝐸 parce qu’ils devraient nous donner une très bonne idée de ce à quoi va ressembler l’onde résultante. Mais idéalement, nous le ferions pour tous les points des ondes. Et si nous faisions cela, nous verrions que c’est ce à quoi ressemble l’onde résultante ou quelque chose comme ça si elle n’était pas si mal dessinée.

Mais le fait est que nous ajoutons les amplitudes des deux ondes qui interfèrent en chaque point de l’axe horizontal. Et cela nous donne l’onde résultante qui a maintenant une amplitude de deux. Et bien sûr, le creux est à moins deux. En d’autres termes, elle a le double de l’amplitude des ondes orange et bleue.

Donc, parmi ces quatre options, laquelle nous donne l’onde résultante correcte ? Eh bien, en commençant par A, cette onde résultante semble correcte car nous pouvons voir que les deux ondes originales ont toutes deux la moitié de l’amplitude de l’onde résultante supposée. Nous pouvons le voir en traçant des flèches du point zéro jusqu’à l’amplitude dans les deux cas.

La flèche indiquant l’amplitude des ondes orange et bleu est environ la moitié de la taille de la flèche montrant l’amplitude de l’onde noire. Donc, l’option A semble correcte. Mais regardons les autres juste pour être sûr.

L’option B n’est de tout évidence bien loin d’être correcte ; c’est une ligne plate. L’option C montre que l’onde résultante a la même amplitude que les ondes orange et bleue. Nous pouvons voir que toutes les flèches roses sont de la même taille. Et l’option D montre en fait que l’amplitude de l’onde résultante est inférieure aux amplitudes des ondes orange et bleue. Nous pouvons voir que cette flèche rose est plus petite que ces deux flèches roses.

Et donc, comme nous le pensions au début lorsque nous avons examiné l’option A, c’est notre bonne réponse. En d’autres termes, la figure A montre le mieux l’onde résultante par rapport aux deux ondes identiques.

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