FORMULES de PHYSIQUE
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ONDES de TOUS TYPES
-onde (types d')
En fonction de son rôle, l'onde reçoit divers qualificatifs
1.MICRO-ONDE
Il s'agit d'une onde électromagnétique, dont la fréquence est comprise entre 3.108 à11 Hz (soit 3.102 à 3.105 MHz) et la longueur d'ondes entre 1m et 1mm.
Les émetteurs de micro-ondes sont surtout
-les fours (à micro-ondes) dont le champ d'induction électrique ambiant E va de 3 V/m (prés du four) à 0,3 V/m (à 1m.)
-les téléphones portables, pour lesquels E va de 0,5 V/m (zone plein air) à 5 V/m (zone renfermée)
-les bornes d'émission (Wi-Fi ou Télécom) ou antennes (radio, télé) pour lesquelles E va de 0,5 V/m (moyenne distance) à 2 V/m (faible distance)
2.ONDE ACOUSTIQUE c'est une onde concernant les sons.
3.ONDE COHÉRENTE (envers une autre) = quand les caractéristiques des 2 ondes sont (au moins partiellement) identiques
4.ONDE de DENSITÉ
En cosmologie, c'est une onde exprimant une variation ondulatoire de densité de matière massique, qui expliquerait la pérennité de structure des bras de galaxies spiralées
Dans d'autres rubriques, certains utilisent abusivement le raccourci "onde de densité" dans le sens de "onde de densité d'une quelconque charge"
5.ONDE de DIFFUSION
Dans la diffusion des particules, les ondes de diffusion sont fonction de la position de la particule par rapport au noyau et donc dépendent des divers nombres quantiques (dont L, celui de moment orbital) des particules constitutives
6.ONDE DISPERSEE
Elle exprime les écarts (ou variations) pris par la vitesse angulaire d'une particule par rapport à l'énergie
Le vide ne présente pas de dispersion
d' = f / q'.Jn
avec d'(s/m)= dispersion
f(Hz)= fréquence
q'(J/kg)= énergie massique
Jn(sr/m)= nombre d'onde
Relation de dispersion pour une onde lumineuse >>> d' = Jn / f
Pour une onde de matière cela devient d' = (h / m.c².λ) + (n'.2ω / f²)
n'(m-1-rad-1)= nombre d'onde angulaire
h= constante de Planck
ω(rad/s)= vitesse angulaire
c(m/s)= constante d’Einstein (2,99792458 .108 m/s)
λ(m)= longueur d’onde
m(kg)= masse au repos
7.ONDE ÉLASTIQUE: notion utilisée pour les vibrations dans les réseaux
8.ONDES ÉLECTROMAGNÉTIQUES
Les rayonnements qui émettent des rayons électromagnétiques sont des photons dont les longueurs d’onde sont échelonnées de
10.000 à 800 m (grandes ondes radio)-- 700 à 100 m (petites ondes radio) --
100 à 10 m (ondes courtes radio)--10 à 1 m (télévision –micro-ondes -maser)--
1 à 10-1 m (micro-ondes industriel, maser-radar)-- 10-1 à 10-2 m (μ-ondes-radar-laser)--10-2 à 10-5 m ( rayons T-radar-laser)-- 10-5 à 10-6 m (laser-grand infrarouge)--
10-6 à 4.10-7 m (laser-infrarouge-lumière visible-- 4.10-7 à 3.10-7 m (ultraviolet proche)-- 3.10-7 à 3.10-8 m (ultraviolet lointain -dont court-)-- 3.10-9 à 3.10-11 m (rayons X)-- < 10-11 m (rayons gamma)--
9.ONDES ÉLECTRONIQUES de PLASMA (effet Langmuir)
Créées par les variations de densité électronique dans les plasmas chauds, leur vitesse moyenne est :
v = (ωL²-ω0²)1/2/ n'.S
avec v(m/s)= vitesse moyenne des électrons
ωo et ωL (rad/s)= vitesses angulaires de l’onde et de Langmuir
n' (rad-1-m-1)= NOMBRE d’onde angulaire
10.ONDE FLUIDIQUE c'est une onde impliquée dans un fluide
La Relativité prévoit des ondes gravitationnelles en principe similaires (et additives) aux ondes électromagnétiques et agissant sur les coordonnées spatiales de notre espace
12.ONDE de GRAVITÉ c'est une onde concernant les phénomènes de mécanique terrestre, comme les vagues, les ondes de Kelvin (qui sont des vagues d'effet Coriolis), des ondes sismiques, des ondes de vorticité (ou de Rossby)
13.ONDE HARMONIQUE c'est le qualificatif d'une onde issue d'une oscillation dont l'évolution dans le temps est de nature sinusoïdale et dont la fréquence d'oscillation ne dépend que des caractéristiques du système (donc, elle est idéalement considérée sans frottement, pour représenter une sinusoïde constante)
Dans l'onde harmonique: accélération et position sont proportionnelles
Diverses ondes, harmoniques entre elles, ont des fréquences multiples (à un entier près)
Les exemples d'ondes harmoniques sont : un pendule simple--une masse supendue à un ressort de rappel--un circuit électrique LCR (ou seulement LC)--une particule qui est dans son puits d'énergie--
Son équation en mécanique est du genre γ + f².l = 0 (f ) étant la fréquence, (γ) l'accélération et (l) la position
Concernant les oscillations des solides, elle peut être linéaire (pour tiges et cordes) ou surfacique (pour membranes) ou volumique (pour cloches)
Pour une onde complexe, formée de plusieurs ondes harmoniques superposées (coefficients de Fourier) et en outre ayant pour ses divers constituants des fréquences multiples d’une fréquence de base; l’onde de base est dénommée "fondamentale" et les autres sont des harmoniques de rang n (où n est un nombre entier), dont les fréquences sont multiples de la fréquence fondamentale
14.ONDE sur INTERFACE
Un exemple de cette nature est le choc d'une pierre dans l'eau : il y a l'onde visible sur l'interface esu-air (les cercles concentriques) mais aussi une autre partie de l'onde peu visible (vers la profondeur de l'eau) et une dernière partie de l'onde acoustique (quasi invisible, dans l'air au-dessus)
L’onde visible se déplace parallèlement à la surface du liquide interface et elle oscille sur une épaisseur (transverse) dont la valeur pratique est d’environ λ
vc = (g.λ + W't / λ.ρ')1/2 et f ² = g.T*v+ (W’t / V.ρ')
où vc (m/s)= célérité
f(Hz)= fréquence de l'onde (la vibration)
W’t(N/m)= tension superficielle
l(m)= longueur d’onde
g(m/s²)= pesanteur
T*v(m-1)= vecteur d’onde
W’t(N/m)= tension superficielle
V(m3)= volume déplacé
ρ'(kg/m3)= masse volumique
>>> le produit (g.Jn) représente le rôle de la pesanteur et si la longueur d’onde λ est grande, il est prépondérant
>>> le produit (W't / ρ') représente le rôle de la capillarité et si la longueur d’onde λ est petite, il est prépondérant
La relation ci-dessus n’est valable que pour (lé.Jn) > 1 avec lé= épaisseur totale du milieu où se propage l’onde
15.ONDE LIBRE est un synonyme d'onde harmonique
16.ONDE LINÉAIRE (ou ONDE RECTILIGNE) c'est une onde dont les crêtes et les creux sont parallèles et rectilignes
17.ONDE LONGITUDINALE c'est une onde dont la perturbation est colinéaire à la vitesse (propagation et élongation sont colinéaires)
La vibration est dans la même direction que la propagatiojn de l'onde (c'est le cas des ondes acoustiques)
18.ONDE de MATIÈRE (OU ONDE de DE BROGLIE) onde dont il faut doter les particules, pour pouvoir expliquer leurs propagations -et les incidences d’icelles (diffraction et interférences).Comme toute onde, elle est caractérisée par ses paramètres dont
Equation-Fréquence-Longueur-Nombre (et vecteur)-Période-Phase-Vitesse(célérité)
Sa longueur d'onde est
λB = h / Q’
λB(m)= longueur d’onde de de Broglie
h(J-s)= constante de Planck (6,62606876.10-34 J-s)
Q’(kg-m/s)= quantité de mouvement de la particule
Valeurs pratiques de λB (arrondies, en m): électron(# 10-12)--proton(# 10-15)--
particule alpha (# 10-16)--et les objets à vitesse usuelle macroscopique (# 10-34)
19.ONDE MODULÉE c'est une onde qui acquiert une modification de structure, permettant de lui faire porter une information occasionnelle
20.ONDE MONOCHROMATIQUE c'est une onde où n'est concernée qu'une seule fréquence (et une seule longueur d'onde s'il s'agit d'électromagnétisme)
21.ONDE de NEUTRINOS c'est une onde concernant les neutrinos
22.ONDE PERTURBATOIRE c'est une onde qui sévit à l'encontre de celle des conditions initiales (par exemple dans un plan donné, l'onde initiale change alors de direction)
23.ONDE PLANE c'est une onde dont les fronts d’onde sont des plans perpendiculaires à la propagation
24.ONDE POLARISÉE c'est une onde dont l’angle entre vecteur d’onde et direction des élongations varie
25.ONDE DE PROBABILITÉ c'est une onde dont les conséquences incertaines découlent de l'équation d'onde
26.ONDE PROGRESSIVE c'est une onde qui se meut dans une direction et un sens constants (dont on voit la progression) et qui peut être transversale ou longitudinale
27.ONDE dans 1 RÉSEAU on considère ici les vibrations à l’échelle particulaire, dans les réseaux -dont les cristallins-
28.ONDES RADIO(ELECTRIQUES) production par oscillateur d'un champ oscillant (transverse à son onde), émis et reçu par antennes
29.ONDE SOLITAIRE c'est une onde dont la fréquence est unique (exemple du mascaret dans un fleuve côtier)
30.ONDE SONORE c'est une onde acoustique limitée aux fréquences audibles
31.ONDE SPHÉRIQUE c'est une onde dont les fronts d’onde sont des sphères concentriques à la source
32.ONDE STATIONNAIRE voir chapitre spécial
33.ONDE de SURFACE
Onde se propageant sur la surface d’un liquide
-sa vitesse de phase dépend de la longueur d’onde-
Exemple d’une interface gaz-liquide (cas des ronds dans l'eau):
vc = (g.λ+ W't / (λ.ρ')1/2
où vc(m/s)= vitesse de phase (célérité) de l’onde et g(m/s²)= pesanteur
W’t (N/m)= tension superficielle
λ(m)= longueur d’onde
ρ’(kg/m3)= masse volumique
34.ONDE TRANSVERSALE (ou transverse) c'est une onde dont la coordonnée est perpendiculaire à l’élongation -ce qui peut aussi se dire :"si son déplacement est perpendiculaire à sa propagation"- (Ex: corde vibrante, ou champ magnétique)
35.ONDE VECTORIELLEMENT REPRÉSENTABLE (par un vecteur unitaire, dit vecteur d’onde, normal au front d’onde) donnant la direction de propagation de l’onde