Ondes stationnaires

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Manipulons la figure...

Cette animation présente les différentes étapes permettant de comprendre le phénomène d'ondes stationaires.

  1. Superposition de deux ondes se propageant en sens contraire.

    Deux ondes de même amplitude (respectivement en vert et en rouge) se propagent en sens contraire. L'onde résultante est représentée en bleu. On peut constater qu'elle ne se propage pas : on dit qu'elle est stationnaire.

    • Si l'on introduit un déphasage entre les deux ondes, le maximum de l'onde résultante se déplace, mais celle-ci est toujours stationnaire.
    • Si l'on modifie l'amplitude de l'onde de retour, l'onde résultante n'est plus stationnaire, mais elle se propage plus lentement, dans le même sens que l'onde de plus grande amplitude.
  2. Réflexion sur une extrémité.

    Ici on voit la contrainte de déphasage qu'impose une réflexion sur une extrémité fixe.

  3. Résonance.

    Ici sont représentées en vert et en rouge une onde incidente et une onde réfléchie. En bleu est représentée l'onde stationnaire obtenue avec de multiples réflexions : son amplitude est beaucoup plus grande que celle de l'onde initiale (on a négligé ici la perte d'amplitude, obligatoire, à chaque réflexion). On peut faire varier le nombre d'ondes superposées avec le curseur "Nombre".

    Faire varier la fréquence et constater que l'amplification de l'onde n'est obtenue que pour certaines valeurs de la fréquence, telles que :

    • La longueur de la corde est égale à un multiple de λ/2 dans le cas de l'extrémité fixe (n = k λ/2)
    • La longueur de la corde est égale à un multiple de λ/2 + λ/4 dans le cas de l'extrémité libre (n = (2k+1) λ/4)

Ce phénomène est à la base des instruments de musique à corde. Dans ce cas, l'excitation est produite simplement en pinçant ou en frappant la corde. Le timbre du son (et non sa hauteur) dépend de l'endroit où est attaquée la corde, car les modes propres obtenus sont différents.

Voir aussi l'animation de la Corde de Melde