Transcription de la vidéo
Les trajectoires parcourues par trois ondes sont représentées sur la figure. Les ondes se déplacent dans différentes régions, A et B. Deux des ondes se déplacent dans la région A, et l’une des ondes se déplace dans la région B. Les régions A et B contiennent des milieux ayant des propriétés différentes. L’onde II est réfléchie à la limite entre les régions, et l’onde III est réfractée à la limite entre les régions. Toutes les ondes ont le même type de mouvement d’onde. Lequel des types de mouvement d’onde suivants pourrait avoir l’onde II ? (A) transversal ou longitudinal, (B) transversal uniquement ou (C) longitudinal uniquement. Toutes les ondes ont le même type de mouvement d’onde. Lequel des types de mouvement d’onde suivants pourrait avoir l’onde III ? (A) transversal ou longitudinal, (B) transversal uniquement ou (C) longitudinal uniquement.
Dans cette question, nous voulons déterminer si les ondes II et III pourraient être transversales, longitudinales ou les deux. Rappelez-vous que, comme le montre la figure, l’onde II se réfléchit à la limite et l’onde III est transmise ou traverse la limite et est réfractée. Fondamentalement, cette question demande simplement quels types de mouvements d’ondes permettent à une onde d’être réfléchie ou réfractée.
Libérons de la place à l’écran. Et nous répondrons à la première partie de la question en réfléchissant à la réflexion. Nous connaissons peut-être mieux la réflexion se produisant avec les rayons lumineux. Rappelons que la lumière visible, comme toutes les formes de rayonnement électromagnétique, est une onde transversale. Et, par exemple, nous voyons souvent la lumière se refléter sur une surface lisse de l’eau, créant une image inversée du paysage environnant. Parce que la lumière peut réfléchir, nous savons que les ondes transversales sont en mesure de le faire. Par conséquent, nous pouvons éliminer l’option (C) car elle exclut les ondes transversales.
La question est, maintenant, les ondes longitudinales peuvent-elles également être réfléchies ? La réponse pourrait ne pas être aussi claire que pour les ondes transversales. Mais oui, les ondes longitudinales peuvent être réfléchies et elles le sont. L’une des ondes longitudinales les plus reconnaissables que nous rencontrons dans la vie quotidienne est les ondes sonores, qui se déplacent au moyen de régions alternées de compression de l’air. Pensez à l’écho. Nous pouvons crier dans un canyon et quelques instants plus tard, il semble que notre voix nous renvoie notre cri. L’écho est simplement la réflexion des ondes sonores, que nous connaissons comme des ondes longitudinales. Ainsi, nous devrions éliminer le choix de réponse (B) car il exclut les ondes longitudinales.
Nous avons vu comment les ondes transversales et longitudinales peuvent être réfléchies à une limite, comme l’onde II le fait ici. Par conséquent, le choix de réponse (A) est correct. L’onde II pourrait avoir un mouvement d’onde transversal ou longitudinal.
En passant à la partie suivante de la question, nous devons penser à la réfraction, c’est-à-dire lorsqu’une onde change de direction lorsqu’elle passe dans un nouveau milieu, comme l’onde III. Utilisons encore une fois les rayons lumineux comme exemple d’onde transversale. La lumière se réfracte lorsqu’elle passe entre l’air et l’eau. Et nous pouvons le voir en action si nous plaçons un crayon dans un verre d’eau et remarquons comment le crayon semble être disjoint ou plié. Cela signifie que les ondes transversales subissent une réfraction. Alors éliminons l’option (C).
Enfin, nous devons nous demander si les ondes longitudinales peuvent se réfracter. Rappelons que la réfraction est essentiellement causée par une onde qui change de vitesse, et par conséquent de longueur d’onde, lorsqu’elle passe à travers une limite à un certain angle. Chaque fois qu’une onde se réfracte, nous savons qu’elle change de vitesse. Alors, une onde longitudinale se déplace-t-elle à différentes vitesses dans différents milieux ?
La réponse est oui. Par exemple, la plupart des gens connaissent le terme vitesse du son. Mais cela ne concerne généralement que la vitesse du son dans l’air. Le son se déplace en réalité à des vitesses différentes selon le milieu qu’il traverse. Dans l’air, le son se déplace à environ 340 mètres par seconde. Mais dans l’eau, le son se déplace environ trois fois plus vite, à près de 1500 mètres par seconde. Dans acier solide, il est quatre fois plus rapide que cela, à près de 6000 mètres par seconde. Ainsi, si une onde sonore s’approche et passe à travers une limite de milieu selon un angle, comme sur la figure, elle se réfractera, comme l’onde III. Ce n’est peut-être pas aussi évident pour nous parce que nous ne pouvons pas voir les ondes sonores et aussi parce qu’elles ont tendance à se propager sur une zone. Cela signifie que nous pouvons éliminer l’option (B) et que nous savons que (A) est correct. L’onde III pourrait avoir un mouvement transversal ou longitudinal.
Nous avons vu comment, qu’une onde soit transversale ou longitudinale, la réflexion et la réfraction sont des comportements d’onde typiques. Par conséquent, nous savons que les ondes II et III sont le même type d’onde et peuvent être transversales ou longitudinales.