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Vidéo de question : Définir la vitesse de propagation d’une onde Physique

Laquelle des formules suivantes décrit correctement la relation entre la fréquence, la vitesse et la longueur d’onde 𝜆 d’une onde ? [A] 𝑆 = 𝜆 / 𝑓 [B] 𝑆 = 𝑓 - 𝜆 [C] 𝑆 = 𝑓 + 𝜆 [D] 𝑆 = 𝑓 / 𝜆 [E] 𝑆 = 𝑓𝜆.

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Transcription de vidéo

Laquelle des formules suivantes décrit correctement la relation entre la fréquence, la vitesse et la longueur d’onde 𝜆 d’une onde ? Numéro un : 𝑆 est égale à 𝜆 sur 𝑓. Numéro deux : 𝑆 est égale à 𝑓 moins 𝜆. Numéro trois : 𝑆 est égale à 𝑓 plus 𝜆. Numéro quatre : 𝑆 est égale à 𝑓 sur 𝜆. Et numéro cinq : 𝑆 est égale à 𝑓 fois 𝜆.

Il s’agit ici d’une équation importante à retenir. Il nous faut la mémoriser. Donc, ce que l’on va voir dans cette vidéo est la réponse. Ainsi qu’une façon de vérifier que l’on a répondu correctement. Alors tout d’abord, la bonne réponse est la réponse numéro cinq. 𝑆 est égale à 𝑓 fois 𝜆. Il s’agit évidemment d’une expression que l’on doit connaitre Mais il existe un moyen de la vérifier, comme mentionné plus tôt.

On peut ici utiliser une technique connue sous le nom d’analyse dimensionnelle. Pour faire simple, cela consiste à comparer les unités de chaque membre, du côté gauche et du côté droit de l’équation. Et puisqu’il s’agit d’une équation comportant un signe égal, les unités du côté gauche doivent donc être égales aux unités du côté droit. Continuez à regarder cette vidéo, si vous en avez le courage !

Commençons par le côté gauche. On a la vitesse 𝑆. On peut rappeler que la vitesse est définie comme une distance divisée par un temps. Il s’agit essentiellement de la distance parcourue au cours d’une unité de temps. Regardons plus en détails les unités de distance et de temps. On sait que la distance est mesurée en mètres. Et le temps est mesuré en secondes. Les unités de vitesse sont donc des mètres par seconde.

Ensuite, regardons 𝜆, la longueur d’onde. Et bien, 𝜆 est une longueur d’onde. Elle correspond donc à une distance. Par conséquent, elle a pour unités les mètres.

Et enfin, passons à la fréquence. Celle-ci est un peu plus délicate car la fréquence est généralement mesurée en hertz. Mais on peut également rappeler que la fréquence est définie comme étant de 1 sur la période d’une onde. Cette période est définie comme le temps mis par l’onde pour effectuer un cycle entier. Voici une onde se déplaçant vers la droite. Et supposons que l’on se trouve ici. La période correspond au temps nécessaire pour effectuer un cycle entier, pour que toute cela ici jusque-là, passe devant nous. Ou, en d’autres termes, le temps nécessaire pour à ce point pour arriver jusqu’à nous. Mais rappelons qu’il n’est pas nécessaire de commencer sur un pic d’une onde. On pourrait tout aussi bien commencer à un creux, ou n’importe où ailleurs.

Donc, la période de l’onde correspond à la durée nécessaire pour que le prochain point équivalent adjacent, qui est ce creux ici dans ce cas, atteigne notre position. Et la fréquence est simplement de 1 divisé par cette période. Donc, pour la fréquence, on a 1 divisé par les unités de temps, ce qui revient à 1 divisé par des secondes.

Maintenant, si on prend notre réponse finale, 𝑆 est égale à 𝑓 fois 𝜆, on peut alors comparer les unités. Du côté gauche, on a les unités de vitesse qui sont des mètres par seconde. Et du côté droit, on a la fréquence qui est de 1 divisé par des secondes multiplié par 𝜆 qui est en mètres. Bien sûr, le côté droit se simplifie légèrement pour nous donner des mètres par seconde. Par conséquent, les unités des deux côtés de l’équation sont égales. Et notre réponse finale est : 𝑆 est égale à 𝑓 fois 𝜆.

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