Transcription de la vidéo
La figure montre une onde longitudinale se déplaçant le long d’un ressort et quatre graphiques de déplacement-temps. Si le déplacement positif correspond à la compression du ressort, lequel des graphiques montre correctement la variation de déplacement avec le temps de l’onde sur le ressort ?
En regardant la figure, le ressort est en bas, et nous savons qu’une onde longitudinale le traverse. Rappelons que les ondes longitudinales sont définies comme ayant un mouvement oscillant parallèle au sens de propagation. Cela signifie que, comme ce ressort transporte de l’énergie ou se propage horizontalement, le ressort lui-même s’agite ou oscille horizontalement. Les sens de propagation et d’oscillation sont parallèles car il s’agit d’une onde longitudinale. Ceci est en contraste avec une onde transversale, comme celle montrée ici en orange. Notez que lorsque cette onde se propage horizontalement, elle oscille verticalement avec le milieu qui se déplace de haut en bas lorsque l’onde elle-même se déplace vers la gauche ou la droite.
Sur la figure, le mouvement oscillant du ressort est représenté par l’alternance de zones de compression et d’extension. Rappelons que l’extension est le contraire de la compression car elle se réfère aux régions d’une onde longitudinale où le milieu est plus étalé ou moins dense. Dans un ressort comme celui que nous avons ici, l’extension est indiquée là où les boucles du ressort sont plus étendues et plus éloignées les unes des autres. D’autre part, la compression est l’endroit où le milieu est le plus dense. Cela peut être vu sur la figure lorsque les boucles du ressort sont toutes serrées et rapprochées.
Maintenant dans cette question, nous voulons modéliser la compression et l’extension du ressort comme une onde sur un graphique déplacement-temps. Il est donc de notre devoir d’identifier lequel des graphiques A, B, C ou D le fait correctement. Les graphiques montrent un déplacement vertical autour d’une position d’équilibre, qui est représentée par une droite noire horizontale pour chaque graphique. On nous a dit que le déplacement positif devrait indiquer une compression du ressort. Il sera donc utile d’identifier les points du ressort qui subissent le plus de compression. Nous pouvons voir que le ressort est le plus comprimé en ces trois points surlignés en orange. Par conséquent, le graphique correct montre les points de déplacement positif maximal qui s’alignent sur ces points sur l’axe horizontal soit l’axe du temps.
Notez que les deux graphiques A et B ne montrent en fait aucun déplacement en ces points où la compression du ressort est la plus grande. Ceci est incorrect. Alors éliminons ces options. Ensuite, regardons le graphique C, en particulier ces points de l’axe des temps que nous avons mis en évidence et qui montrent la plus grande compression du ressort. C montre un déplacement en ces points, mais c’est un déplacement négatif. Cela va à l’encontre de ce qu’on nous a dit, à savoir que le déplacement positif correspond à la compression du ressort. Par conséquent, C est également incorrect.
Cela nous laisse avec D, qui montre en fait un déplacement positif aux moments où le ressort est le plus comprimé. De même, le graphique montre correctement le déplacement négatif maximal aux points où le ressort est le moins compressé ou le plus étendu. Par conséquent, nous savons que le graphique D montre correctement la variation de déplacement avec le temps de l’onde longitudinale se déplaçant le long du ressort.
