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6440cb1e
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6440cb1e
authored
Mar 07, 2026
by
Claude Meny
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...of-wave-and-wave-phenomena-2/20.overview/cheatsheet.fr.md
+31
-29
No files found.
10.temporary-m3p2/16.waves/20.n2/10.concept-of-wave-and-wave-phenomena-2/20.overview/cheatsheet.fr.md
View file @
6440cb1e
...
...
@@ -1019,44 +1019,44 @@ est alors_ $`A=|A_1 - A_2|`$.
*
Une
**fonction harmonique**
de pulsation $
`\omega`
$, d'amplitude $
`A`
$ et de phase
à l'origine $
`\varphi^0`
$ s'écrit :
<br>
**$`U
'
t)=A\,cos(\omega t + \varphi^0)`$**
.
**$`U
(
t)=A\,cos(\omega t + \varphi^0)`$**
.
*
L'onde résultante
*$`U(t)`$*
est une
*fonction harmonique si*
il existe $
`A`
$ et $
`\varphi^0`
$
tels que :
tels que :
<br>
*$`A\,cos(\omega t + \varphi^0)`$*
*$`\hspace{0.8cm}= A_1\;cos(\omega t + \varphi_1^0) + A_2\;cos(\omega t + \varphi_2^0)`$*
.(Eq1)
<br>
L'existence de $
`A`
$ et $
`\varphi^0`
$ vérifiant cette égalité, si elle peut être intuitive,
n'apparaît pas comme une certitude immédiate.
<br>
Il faudrait réécrire les deux membres de l'équation sous une même forme afin que,
par identification des termes équivalents, des expressions de $
`A`
$ et $
`\varphi^0`
$
en fonction de $
`A_1`
$, $
`A_2`
$, $
`\varphi_1^0`
$ et $
`\varphi_2^0`
$ puissent être
trouvées, validant ainsi leur existence.
Il faudrait réécrire les deux membres de l'équation sous une même forme afin de,
par identification des termes équivalents,
**trouver**
des
**expressions de $`A`$ et $`\varphi^0`$**
*en fonction de $`A_1`$, $`A_2`$, $`\varphi_1^0`$ et $`\varphi_2^0`$*
pour valider ainsi leur existence.
*
Une
**piste**
est de décomposer les termes en $
`cos(\omega t + \varphi^0)`
$,
$
`cos(\omega t + \varphi_1^0)`
$ et $
`cos(\omega t + \varphi_2^0)`
$, pour
*
faire apparaître le
facteur de phase commun $
`\omega t`
$ au sein de fonctions
*
*faire apparaître**
le
*
facteur de phase commun $
`\omega t`
$ au sein de fonctions
trigonométriques
*
.
<br>
Pour cela, utilise la relation de trigonométrie :
*$`cos(a+b)=cos(a)\,cos(b)-sin(a)\,sin(b)`$*
<br>
et pour raccourcir les expressions que tu vas trouver, pose l'
*écriture réduite*
*$`cos(\theta) = c\;\theta
`$ et $`
sin(\theta) = s\;\theta`$*
.
et pour raccourcir les expressions que tu vas trouver, pose l'
*écriture réduite*
*$`cos(\theta) = c\;\theta
\quad`$*
et
*$`\quad
sin(\theta) = s\;\theta`$*
.
<br>
L'équation (eq1) se réécrit alors :
<br>
$
`A\,[\,c\,\omega t\,c\,\varphi^0-s\,\omega t\,s\,\varphi^0]`
$
$
`\hspace{0.8cm}= \quad A_1\,[\,c\,\omega t\,c\,\varphi_1^0-s\,\omega t\,s\,\varphi_1^0]`
$
$
`\hspace{1.3cm}+A_2\,[\,c\,\omega t\,c\,\varphi_2^0-s\,\omega t\,s\,\varphi_2^0]`
$.
$
`\hspace{1.3cm}+
\;
A_2\,[\,c\,\omega t\,c\,\varphi_2^0-s\,\omega t\,s\,\varphi_2^0]`
$.
<br>
Dans chaque membre de l'équation, regroupe les termes proportionnels à
$
`c\,\omega t`
$ et ceux proportionnels à $
`s\,\omega t`
$.
<br>
$
`A\,[\,c\,\omega t\,c\,\varphi^0-s\,\omega t\,s\,\varphi^0]`
$
$
`\hspace{0.8cm}= \quad c\,\omega t\,(\,A_1\,c\,\varphi_1^0+A_2\,c\,\varphi_2^0\,)`
$
$
`\hspace{1.3cm}-s\,\omega t\,(\,A_2\,s\,\varphi_1^0+A_2\,s\,\varphi_2^0\,)`
$.
$
`\hspace{1.3cm}-
\;
s\,\omega t\,(\,A_2\,s\,\varphi_1^0+A_2\,s\,\varphi_2^0\,)`
$.
<br>
L'identification des termes équivalents apparaît alors possible :
<br>
...
...
@@ -1072,20 +1072,20 @@ qui vérifient pour tout $`\theta`$ :
$
`cos^2(\theta) = [cos(\theta)]^2`
$ et $
`sin^2(\theta) = [sin(\theta)]^2`
$,
<br>
Ainsi dans ton
*écriture réduite*
remplace
*$`(c\,\theta)^2 = c^2\,\theta\quad`$*
et
*$`
(\quad
s\,\theta)^2 = s^2\,\theta`$*
.
*$`(c\,\theta)^2 = c^2\,\theta\quad`$*
et
*$`
\quad (
s\,\theta)^2 = s^2\,\theta`$*
.
<br>
Tu obtiens ainsi :
<br>
$
`A^2=
\;\;A_1^2\;c^2\,\varphi_1^0 +A_2^2\;c^2\,\varphi_2^0`
$
$
`\hspace{2.
1
cm} + 2\,A_1\,A_2\,c\,\varphi_1^0\,c\,\varphi_2^0`
$
$
`\hspace{1cm} +A_1^2\;s^2\,\varphi_1^0 +A_2^2\;s^2\,\varphi_2^0`
$
$
`\hspace{2.
1
cm}+ 2\,A_1\,A_2\,s\,\varphi_1^0\,s\,\varphi_2^0`
$
*$`\mathbf{A^2=}`$*
$
`
\;\;A_1^2\;c^2\,\varphi_1^0 +A_2^2\;c^2\,\varphi_2^0`
$
$
`\hspace{2.
4
cm} + 2\,A_1\,A_2\,c\,\varphi_1^0\,c\,\varphi_2^0`
$
$
`\hspace{1cm} +
\;
A_1^2\;s^2\,\varphi_1^0 +A_2^2\;s^2\,\varphi_2^0`
$
$
`\hspace{2.
4
cm}+ 2\,A_1\,A_2\,s\,\varphi_1^0\,s\,\varphi_2^0`
$
<br>
$
`\hspace{0.7cm} = A_1^2\,(c^2\,\varphi_1^0 +s^2\,\varphi_1^0)`
$
$
`\hspace{
2.
1cm} + A_2^2\,(c^2\,\varphi_2^0 +s^2\,\varphi_2^0)`
$
$
`\hspace{2.
1
cm} + 2\,A_1\,A_2\,(c\,\varphi_1^0\,c\,\varphi_2^0 + s\,\varphi_1^0\,s\,\varphi_2^0)`
$.
$
`\hspace{0.7cm} =
\;\;
A_1^2\,(c^2\,\varphi_1^0 +s^2\,\varphi_1^0)`
$
$
`\hspace{1cm} + A_2^2\,(c^2\,\varphi_2^0 +s^2\,\varphi_2^0)`
$
$
`\hspace{2.
4
cm} + 2\,A_1\,A_2\,(c\,\varphi_1^0\,c\,\varphi_2^0 + s\,\varphi_1^0\,s\,\varphi_2^0)`
$.
<br>
$
`\
hspace{0.7cm} =A_1^2\,+\,A_2^2\,+\,2\,A_1\,A_2\,c(\varphi_1^0 -\varphi_2^0)
`
$.
$
`\
boldsymbol{\mathbf{\hspace{0.7cm} =A_1^2\,+\,A_2^2\,+\,2\,A_1\,A_2\;c(\varphi_1^0 -\varphi_2^0)}}
`
$.
<br>
L'amplitude étant toujours par définition un nombre réel positif, tu obtiens au
final l'expression de $
`A`
$ :
...
...
@@ -1094,23 +1094,23 @@ $`A=\sqrt{A_1^2\,+\, A_2^2\,+\, 2\,A_1\,A_2\,c(\varphi_1^0 -\varphi_2^0)}`$,
<br>
Soit en écriture non réduite :
<br>
**$`\boldsymbol{\mathbf{A=\sqrt{A_1^2
\,+\, A_2^2\,+\, 2\,A_1\,A_2\,cos (\arphi_1^0 -\
arphi_2^0)}}}`$**
**$`\boldsymbol{\mathbf{A=\sqrt{A_1^2
+A_2^2\,+\, 2\,A_1\,A_2\,cos (\varphi_1^0 -\v
arphi_2^0)}}}`$**
*
Pour $
`\varphi`
$, tu connais en fonction de $
`A_1`
$, $
`A_2`
$, $
`\varphi_1^0`
$ et $
`\varphi_2^0`
$
les expressions de $
`A\,s\,\varphi^0`
$ et $
`A\,c\,\varphi^0`
$.
<br>
Il te sera donc facile de calculer l'expression de $
`tan(\varphi^0)=\dfrac{sin(\varphi^0)}{cos(\varphi^0)}`
$
pour en déduite l'expression de $
`\varphi_0`
$
car par définition
pour en déduite l'expression de $
`\varphi_0`
$
, car par définition de la
*fonction arctangente*
:
<br>
$
`arctan(tan(\varphi^0)=\varphi_0`
$
.
*$`arctan(tan(\varphi^0))=\varphi_0`$*
.
<br>
Le calcul donne :
<br>
$
`tan\,\varphi^0 = \dfrac{s\,\varphi}{\,c\varphi}=\dfrac{A\,s\,\varphi}{A\,\,c\varphi}= \dfrac{A_1\,s\varphi_1^0 + A_2\,s\varphi_2^0}{A_1\,c\varphi_1^0 + A_2\,c\varphi_2^0}`
$
<br>
Soit au final en écriture non réduite :
Soit au final en écriture non réduite :
<br>
**$`\boldsymbol{\mathbf{\varphi^0
= arctan\left[\dfrac{A_1\,sin\,(\varphi_1^0) + A_2\,sin\,(\varphi_2^0)}{A_1\,cos\,(\varphi_1^0) + A_2\,cos\,(\varphi_2^0)}\right]}}`$**
.
**$`\boldsymbol{\mathbf{\varphi^0
}}**
**$`\boldsymbol{\mathbf{\;
= arctan\left[\dfrac{A_1\,sin\,(\varphi_1^0) + A_2\,sin\,(\varphi_2^0)}{A_1\,cos\,(\varphi_1^0) + A_2\,cos\,(\varphi_2^0)}\right]}}`$**
.
<br>
Tu as ainsi démontré un fait important :
<br>
...
...
@@ -1120,19 +1120,21 @@ FAIRE UN ENCADRÉ RÉCAPTITULATIF, coloré, comme une image.
##### À quelles conditions l'onde résultante est-elle nulle ?
*
L'
onde résultante est nulle si son amplitude égale zéro : $
`A=0`
$
.
*
L'
*onde résultante*
est
*nulle*
si son amplitude égale zéro :
*$`A=0`$*
.
<br>
Donc l'onde résultante est nulle si l'égalité suivante est vérifiée :
<br>
$
`\sqrt{A_1^2\,+ A_2^2\,+ 2\,A_1\,A_2\,(\,c(\,\varphi_1^0 -\varphi_2^0)}=0`
$
**$`\sqrt{A_1^2\,+ A_2^2\,+ 2\,A_1\,A_2\,(\,c(\,\varphi_1^0 -\varphi_2^0)}=0`$**
<br>
Il n'est de premier abord par évident de dire si cette équation n'est vérifiée que
pour $
`A_1=A_2`
$ et $
`|\varphi_1^0-\varphi_2^0|=\pi`
$, ou si il existe une combinaison
d'amplitudes $
`A_1\ne A_2`
$ et de phases à l'origine $
`|\varphi_1^0-\varphi_2^0|\ne\pi`
$
qui, en se compensant, annule l'amplitude $
`A`
$ de l'onde résultante.
<br>
Ici est étudié la superposition de deux ondes harmoniques, donc les amplitudes de
chacune est non nulle : $
`A_1\ne 0`
$ et $
`A_2\ne 0`
$.
*Ici*
est étudié la superposition de deux ondes harmoniques, donc les amplitudes de
chacune est non nulle :
*$`A_1\ne 0`$*
et
*$`A_2\ne 0`$*
.
à terminer
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