Ondes voyageuses sur une corde  : vitesse, fréquence et longueur d'onde

1 · Prédire

Une corde sous tension fixe transporte une onde progressive. Si vous le conduisez à une fréquence plus élevée, qu’arrive-t-il à la longueur d’onde ?

• La longueur d'onde devient plus courte - la vitesse de l'onde reste fixe, donc une fréquence plus élevée comprime le motif.
• La longueur d'onde s'allonge à une fréquence plus élevée.
• La longueur d'onde ne change pas avec la fréquence.

2 · Configurer

1. Ouvrez le préréglage à ondes progressives et appuyez sur Réinitialiser. La tension de la corde (120 N) et la densité linéaire (0.01 kg/m) sont fixes.
2. Activez la lecture de la longueur d’onde sur la chaîne.
3. Réglez la fréquence d'entraînement pour chaque essai et enregistrez la longueur d'onde une fois que le motif est stable.

3 · Collecter les Données

Tracez la longueur d'onde λ (axe y) par rapport à 1/f (axe x) pour vos trois essais. La droite passe-t-elle directement par l’origine ?

4 · Analyser

1. Pour un essai, calculez v = √(T/μ) en utilisant T = 120 N et μ = 0.01 kg/m, puis λ = v/f. Comparez les deux au tableau.
2. La vitesse de l'onde est la même dans les trois essais. Expliquez, à l'aide de v = fλ, pourquoi doubler la fréquence doit diviser par deux la longueur d'onde.

5 · Approfondir

1. Si vous augmentiez la tension de la corde au lieu de sa fréquence, la vitesse des vagues augmenterait-elle ou diminuerait-elle ? La longueur d'onde à une fréquence fixe deviendrait-elle plus longue ou plus courte ?
2. La vitesse d'une vague dépend du support (tension et densité linéaire ici), et non de la vitesse à laquelle vous secouez la corde. Expliquez pourquoi la fréquence et la vitesse des vagues sont des quantités indépendantes que vous définissez séparément.

La physique derrière cette expérience

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