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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_ $`A=|A_1 - A_2|`$.
...
@@ -1019,44 +1019,44 @@ est alors_ $`A=|A_1 - A_2|`$.
*
Une
**fonction harmonique**
de pulsation $
`\omega`
$, d'amplitude $
`A`
$ et de phase
*
Une
**fonction harmonique**
de pulsation $
`\omega`
$, d'amplitude $
`A`
$ et de phase
à l'origine $
`\varphi^0`
$ s'écrit :
à l'origine $
`\varphi^0`
$ s'écrit :
<br>
<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`
$
*
L'onde résultante
*$`U(t)`$*
est une
*fonction harmonique si*
il existe $
`A`
$ et $
`\varphi^0`
$
tels que :
tels que :
<br>
*$`A\,cos(\omega t + \varphi^0)`$*
*$`A\,cos(\omega t + \varphi^0)`$*
*$`\hspace{0.8cm}= A_1\;cos(\omega t + \varphi_1^0) + A_2\;cos(\omega t + \varphi_2^0)`$*
.(Eq1)
*$`\hspace{0.8cm}= A_1\;cos(\omega t + \varphi_1^0) + A_2\;cos(\omega t + \varphi_2^0)`$*
.(Eq1)
<br>
<br>
L'existence de $
`A`
$ et $
`\varphi^0`
$ vérifiant cette égalité, si elle peut être intuitive,
L'existence de $
`A`
$ et $
`\varphi^0`
$ vérifiant cette égalité, si elle peut être intuitive,
n'apparaît pas comme une certitude immédiate.
n'apparaît pas comme une certitude immédiate.
<br>
<br>
Il faudrait réécrire les deux membres de l'équation sous une même forme afin que,
Il faudrait réécrire les deux membres de l'équation sous une même forme afin de,
par identification des termes équivalents, des expressions de $
`A`
$ et $
`\varphi^0`
$
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`
$ puissent être
*en fonction de $`A_1`$, $`A_2`$, $`\varphi_1^0`$ et $`\varphi_2^0`$*
pour valider ainsi leur existence.
trouvées, validant ainsi leur existence.
*
Une
**piste**
est de décomposer les termes en $
`cos(\omega t + \varphi^0)`
$,
*
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
$
`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
*
.
trigonométriques
*
.
<br>
<br>
Pour cela, utilise la relation de trigonométrie :
Pour cela, utilise la relation de trigonométrie :
*$`cos(a+b)=cos(a)\,cos(b)-sin(a)\,sin(b)`$*
*$`cos(a+b)=cos(a)\,cos(b)-sin(a)\,sin(b)`$*
<br>
<br>
et pour raccourcir les expressions que tu vas trouver, pose l'
*écriture réduite*
et pour raccourcir les expressions que tu vas trouver, pose l'
*écriture réduite*
*$`cos(\theta) = c\;\theta
`$ et $`
sin(\theta) = s\;\theta`$*
.
*$`cos(\theta) = c\;\theta
\quad`$*
et
*$`\quad
sin(\theta) = s\;\theta`$*
.
<br>
<br>
L'équation (eq1) se réécrit alors :
L'équation (eq1) se réécrit alors :
<br>
<br>
$
`A\,[\,c\,\omega t\,c\,\varphi^0-s\,\omega t\,s\,\varphi^0]`
$
$
`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{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>
<br>
Dans chaque membre de l'équation, regroupe les termes proportionnels à
Dans chaque membre de l'équation, regroupe les termes proportionnels à
$
`c\,\omega t`
$ et ceux proportionnels à $
`s\,\omega t`
$.
$
`c\,\omega t`
$ et ceux proportionnels à $
`s\,\omega t`
$.
<br>
<br>
$
`A\,[\,c\,\omega t\,c\,\varphi^0-s\,\omega t\,s\,\varphi^0]`
$
$
`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{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>
<br>
L'identification des termes équivalents apparaît alors possible :
L'identification des termes équivalents apparaît alors possible :
<br>
<br>
...
@@ -1072,20 +1072,20 @@ qui vérifient pour tout $`\theta`$ :
...
@@ -1072,20 +1072,20 @@ qui vérifient pour tout $`\theta`$ :
$
`cos^2(\theta) = [cos(\theta)]^2`
$ et $
`sin^2(\theta) = [sin(\theta)]^2`
$,
$
`cos^2(\theta) = [cos(\theta)]^2`
$ et $
`sin^2(\theta) = [sin(\theta)]^2`
$,
<br>
<br>
Ainsi dans ton
*écriture réduite*
remplace
Ainsi dans ton
*écriture réduite*
remplace
*$`(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>
<br>
Tu obtiens ainsi :
Tu obtiens ainsi :
<br>
<br>
$
`A^2=
\;\;A_1^2\;c^2\,\varphi_1^0 +A_2^2\;c^2\,\varphi_2^0`
$
*$`\mathbf{A^2=}`$*
$
`
\;\;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{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{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`
$
$
`\hspace{2.
4
cm}+ 2\,A_1\,A_2\,s\,\varphi_1^0\,s\,\varphi_2^0`
$
<br>
<br>
$
`\hspace{0.7cm} = A_1^2\,(c^2\,\varphi_1^0 +s^2\,\varphi_1^0)`
$
$
`\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{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{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>
<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>
<br>
L'amplitude étant toujours par définition un nombre réel positif, tu obtiens au
L'amplitude étant toujours par définition un nombre réel positif, tu obtiens au
final l'expression de $
`A`
$ :
final l'expression de $
`A`
$ :
...
@@ -1094,23 +1094,23 @@ $`A=\sqrt{A_1^2\,+\, A_2^2\,+\, 2\,A_1\,A_2\,c(\varphi_1^0 -\varphi_2^0)}`$,
...
@@ -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>
<br>
Soit en écriture non réduite :
Soit en écriture non réduite :
<br>
<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`
$
*
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`
$.
les expressions de $
`A\,s\,\varphi^0`
$ et $
`A\,c\,\varphi^0`
$.
<br>
<br>
Il te sera donc facile de calculer l'expression de $
`tan(\varphi^0)=\dfrac{sin(\varphi^0)}{cos(\varphi^0)}`
$
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>
<br>
$
`arctan(tan(\varphi^0)=\varphi_0`
$
.
*$`arctan(tan(\varphi^0))=\varphi_0`$*
.
<br>
<br>
Le calcul donne :
Le calcul donne :
<br>
<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}`
$
$
`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>
<br>
Soit au final en écriture non réduite :
Soit au final en écriture non réduite :
<br>
<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>
<br>
Tu as ainsi démontré un fait important :
Tu as ainsi démontré un fait important :
<br>
<br>
...
@@ -1120,19 +1120,21 @@ FAIRE UN ENCADRÉ RÉCAPTITULATIF, coloré, comme une image.
...
@@ -1120,19 +1120,21 @@ FAIRE UN ENCADRÉ RÉCAPTITULATIF, coloré, comme une image.
##### À quelles conditions l'onde résultante est-elle nulle ?
##### 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>
<br>
Donc l'onde résultante est nulle si l'égalité suivante est vérifiée :
Donc l'onde résultante est nulle si l'égalité suivante est vérifiée :
<br>
<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>
<br>
Il n'est de premier abord par évident de dire si cette équation n'est vérifiée que
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
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`
$
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.
qui, en se compensant, annule l'amplitude $
`A`
$ de l'onde résultante.
<br>
<br>
Ici est étudié la superposition de deux ondes harmoniques, donc les amplitudes de
*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`
$.
chacune est non nulle :
*$`A_1\ne 0`$*
et
*$`A_2\ne 0`$*
.
à terminer
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