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......@@ -66,102 +66,11 @@ $`\newcommand{\ddpt}[1]{\overset{\large\bullet\bullet}{#1}}`$
RÉSUMÉ
: ---
À modifier, car le programme a évolué et va encore évoluer.
En cours de refondation
*Le concept d'onde, et ses propriétés*
__Onde mécanique__ : perturbation d'un milieu matériel caractérisé par une grandeur <!--ou une propriété--> physique scalaire $`\eta`$ ou vectorielle
$`\vec{\eta}`$, qui s'étend de proche en proche sur des distances souvent bien plus grandes
que l'amplitude de déplacement $`\delta`$ de chaque particule du milieu autour de sa position d'équilibre.
* Onde __transversale__ : déplacement local du milieu perturbé perpendiculaire à la direction de propagation.
* Onde __longitudinale__ : déplacement local du milieu perturbé parallèle à la direction de propagation.
* Onde __progressive__ : la perturbation se propage sur de grandes distances.
* Onde __stationnaire__ : la perturbation ne se propage pas, résulte de la superposition d'ondes progressives.
__Représentation mathématique__ un champ $`U`$ obligatoirement dépendant du temps,
scalaire $`U(\vec{r},t)`$ ou vectoriel $`\overrightarrow{U}(\vec{r},t)`$
__Propriétés des ondes mécaniques__
* __Non localisée__ : fonction spatialement étendue.
* __Transport d'énergie__.
* __Pas de transport de matière__ au delà de $`\delta`$.
* Dans un milieu matériel,
* le __phénomène de diffraction__ observé lorsqu'une onde mécanique rencontre un obstacle.
* le __phénomène d'interférence__ peut être observé en présence de deux ondes.
* À l'interface entre deux milieux de caractéristiques différentes,
* le __phénomène de réflexion__, totale ou partielle, observé lorsque l'onde atteint l'interface.
* le __phénomène de réfraction__ observé lorsque l'onde traverse l'interface.
Le concept d'__onde__ s'élargit à tout phénomène conduisant aux propriétés des ondes mécaniques.
* __Onde électromagnétique__ : Propagation du champ électromagnétique dans le vide ou dans la matière.
* __Onde gravitationnelle__ : Propagation d'une perturbation dans la géométrie de l'espace-temps
de la relativité générale d'Einstein. Ne se traite pas dans le cadre de la physique classique.
__Célérité__ $`v`$ : vitesse de propagation de l'onde progressive.<br>
$`\mathscr{v} = \dfrac{\Delta \mathscr{l}}{\Delta t}`$, avec $`\Delta \mathscr{l}`$ distance parcourue par l'onde pendant la durée $`\Delta t`$.
-----------------------
*L'onde périodique*
__Onde périodique__ : en tout point de l'espace de vecteur position $`\vec{r}`$ et à tout instant $`t`$, la perturbation $`U(\vec{r},t)`$ du milieu se répète à intervalles de temps réguliers :
$`U(\vec{r},t) = U(\vec{r}\,,\; t+n\times T)`$, avec $`n\in\mathbb{Z}`$ et $`T`$ une durée.
* __Propriété fondamentale__ de l'onde périodique : sa propriété temporelle décrite par les grandeurs physiques équivalentes :
* La __période temporelle__ $`T`$ de l'onde (d'appellation commune : "période"), <br>
homogène à un temps : unité S.I., la "seconde" (notation $`s`$)..
* La __fréquence temporelle__ $`\nu`$ $`\; = 1\,/\,T`$ : inverse de la période temporelle, <br>
homogène à l'inverse d'un temps : unité S.I., le "hertz" (notation $`s^{-1}\equiv Hz`$)
* __Propriétés du milieu__ : On se limitera à la célérité $`\mathscr{v}`$
* milieu __linéaire__ (noté L) : en présence de plusieurs ondes, la perturbation de milieu est égale à
la somme des perturbations induites par chaque onde en absence des autres
(principe de superposition).
* milieu __homogène__ (noté H) : $`\mathscr{v}`$ ne dépend pas de la position dans le milieu.
* milieu __isotrope__ (noté I) : $`\mathscr{v}`$ ne dépend pas de la direction de propagation de l'onde.
* milieu __dispersif__ : la célérité dépend de la fréquence temporelle de l'onde :
$`\mathscr{v} = \mathscr{v}(\nu) = \mathscr{v}(T)`$
* milieu __non dispersif__ : la célérité de dépend pas de la fréquence temporelle de l'onde.
* __Propriété de l'onde dans un milieu LHI__ : sa propriété spatiale décrite par les grandeurs physiques équivalentes :
* La période spatiale appelée __longueur d'onde__ $`\lambda`$, <br>
homogène à une longueur : unité S.I., le "mètre" (notation $`m`$), ou ses unités multiples
(kilomètre "$`km`$", ...) ou sous-multiples (millimètre "$`mm`$", micromètre "$`\mu m`$",
nanomètre "$`nm`$",... )
* La __fréquence spatiale__ $`1/\lambda`$ : inverse de la longueur d'onde, <br>
d'unité S.I., le $`m^{-1}`$ et ses miultiples et sous-multiples.
-----------------------
*L'onde progressive plane sinusoïdale*
<!--- Noms communs d'usage :
__onde sinusoïdale__ &equiv; __onde harmonique__ (&equiv; __onde monochromatique__ en optique).-->
* Une onde progressive plane sinusoïïdale se propageant en direction et sens d'un vecteur unitaire $`\vec{n}`$ :
s'écrit $`U(\vec{r},t) = U_0 \cdot \cos(\, \omega t\;\mathbf{-}\;\vec{k}\cdot\vec{r} + \varphi)`$, avec
* $`U(\vec{r}, t)`$ : __élongation__ en $`\vec{r}`$ et $`t`$
* $`U_0`$ : __amplitude__ = élongation maximum
* $`\omega t - \vec{k}\cdot\vec{r} + \varphi`$ : __phase__ en $`\vec{r}`$ et $`t`$
* $`\vec{k} = k\,\vec{n}`$ : __vecteur d'onde__, avec :<br>
&nbsp;&nbsp; k : __nombre d'onde__, d'unité S.I. $`rad\,m^{-1}`$, <br>
* __Propriété fondamentale__ : aux propriétés temporelles $`T`$ et $`\nu`$ s'ajoute la pulsation $`\omega`$
d'unité S.I. le radian par seconde ($`rad\,s^{-1}`$) et telle que :
$`\omega = 2\pi\,\nu = \dfrac{2\pi}{T}`$
* __Propriété dépendante du milieu__ la propriété spatiale "vecteur d'onde" $`\vec{k}`$,
s'ajoute à $`\lambda`$ en précisant la direction et le sens de propagation.
* Relations entre propriétés :
$`k = \dfrac{2\pi}{\lambda} = \dfrac{2\pi}{\mathscr{v} T} = \dfrac{2\pi\,\nu}{T} = \dfrac{\omega}{\mathscr{v}}`$
* Cas d'une onde unidimensionnelle : $`U(\vec{r}, t) = U_0\cdot \cos(\omega t \;\mathbf{-}\;kx + \varphi)`$
* Onde sinusoïdale se propageant en sens inverse de $`\vec{n}`$ :
$`U(\vec{r}, t) = U_0\cdot \cos(\,\omega t\;\mathbf{+}\; \vec{k}\cdot\vec{r} + \varphi)`$
* Intérêt : vient du __théorème de Fourier__ :
* Toute onde périodique se décompose en une somme discrète d'onde sinusoïdales.
* Toute onde (quelconque) se décompose en une somme intégrale d'onde sinusoïdales
......@@ -173,62 +82,10 @@ RÉSUMÉ
#### Qu'est-ce qu'une onde ?
* Notre représentation intuitive du phénomène ondulatoire vient des ondes matérielles.
* Une **onde mécanique** est la *perturbation d'un milieu matériel* caractérisé par une
grandeur physique qui *s'étend de proche en proche* sur des distances souvent bien plus
grandes que l'amplitude de déplacement δ de chaque particule du milieu autour
de sa position d'équilibre.
Cette perturbation, qui implique de l'énergie, est *générée par un phénomène physique localisé*
dans l'espace, appelé **source** de l'onde.
* Ce qui caractérise une onde mécanique :
* décrite par un champ dépendant du temps,
$`\Longrightarrow`$ elle n'est *pas localisée*.
* L'onde *transporte de l'énergie*.
* L'onde *ne transporte pas de matière*.
* Suivant la nature de la grandeur physique décrivant l'onde, on qualifie :
* **onde scalaire** : la grandeur physique est scalaire.
_&ndash;&nbsp; hauteur d'une vaguelette à la surface de l'eau, la source étant le point d'impact du cailloux jeté._
_&ndash;&nbsp; densité volumique de l'air, la source sonore étant la membrane de l'enceinte qui comprime_
_puis détend alternativement l'air en son voisinage._
_&ndash;&nbsp; ..._
* **onde vectorielle** : la grandeur physique est vectorielle.
_vecteur déplacement des atomes constituant la matière, ..._
* **onde tensorielle** : la grandeur physique est tensorielle.
_contrainte, déformation, ..._
* Le *concept d'onde s'étend* à des grandeurs physiques sans lien avec la matière.
* **Ondes électromagnétiques** : propagation du champ électromagnétique $`\big(\vec{E},\vec(B)\big)`$
dans le vide.
* **Ondes gravitationnelles** : propagation d'une déformation de l'espace-temps représentée
par sa grandeur physique "métrique" qui décrit localement les propriétés géométriques de l'espace et du temps.
##### Onde unidimensionnelle
* Exemple : La perturbation de la corde tendue d'une guitare.
![](wave-square_L1000.gif)
![](wavepacket_non-dispersive-v2_L1000.gif)
![](1D-corde-vibrante-f1-harm24_v2_L1000.gif)
En cours de refondation
##### Onde bidimensionnelle (2D) ou tridimensionnelle (3D)
* Exemple d'onde bidimensionnelle : vaguelettes à la surface de l'eau.
* Exemple d'onde tridimensionnelle : une onde sonore.
![représentation 2D d'ondes diverses 2D et 3D](different-waves-2.gif)
* La figure représente différents types d'ondes (2D ou 3D) :
d) onde quelconque
e) onde plane progressive.
f) onde stationnaire.
g) onde sphérique progressive.
<!--
##### Quelle différence entre une onde longitudinale et une onde transverse ?
......@@ -330,7 +187,7 @@ RÉSUMÉ
<br>
----------------------------------
---------------------------------->
#### Qu'est-ce que l'équation de d'Alembert ?
......@@ -1344,7 +1201,7 @@ _et croît fortement lorsque $`L`$ devient du même ordre de grandeur que $`\lam
<br>
--------------------------------------------
<!--------------------------------------------
#### Qu'est-ce que le phénomène de réflexion ?
......@@ -1497,7 +1354,7 @@ C'est incomplet. Traiter à la suite le phénomène de réflexion totale..
<br>
-----------------------------------------
----------------------------------------->
#### Superposition de deux OPPH
......
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