Ondes le long d’une corde (bac Polynésie 2004) énoncé

Q1

a) Le système d’onde qui s’établit le long de la corde est appelé ondes stationnaires. Pour voir les explications vidéo clique ici.

b) Dans le cas des ondes stationnaires, la relation liant la longueur de la corde L, le nombre de fuseau ‘n’ et la longueur d’onde l est :

L = 1 m ; n = 1 fuseau

l = 2.L = 2 m

c) Célérité des ondes le long de la corde :

d) Pour voir la correction vidéo clique ici.

Masse m de la corde ( M = 2 kg, g = 10 N.kg^-1 ) :

La tension T de la corde est égale au poids de la masse M : P = M.g = T

Q2

a) La corde doit présenter plusieurs fuseaux : n >1

La longueur d’onde diminue quand le nombre de fuseaux augmente

or les valeurs de g, m et de la fréquence f sont constantes : la longueur d’onde diminue lorsque la masse M diminue.

Conclusion : pour augmenter le nombre de fuseaux il faut diminuer la masse M.

b) Le nombre de fuseaux étant impair, le centre de la corde présente une amplitude maximale. On appelle ce point un ventre d’amplitude.

Exemple : cas de 3 fuseaux

Q3

a) La nouvelle masse M’ = M/4 ;

On rappelle à ceux qui ont la mémoire courte que :

La nouvelle célérité v’ = 50 m.s^-1.

b) Calcul de la nouvelle longueur d’onde l’.

c) Nombre n’ de fuseaux observé :

On observe maintenant 2 fuseaux.

d) Pour observer les fuseaux de manière bien visible, il faut placer l’aimant à l’endroit ou il y a un ventre d’amplitude. Si on place l’aimant sur un nœud d’amplitude la force électromagnétique exercée par l’aimant n’a évidement aucun effet !