⏱️ Le retard d'une onde et sa célérité : v = d / τ
Une ola fait le tour du stade à plus de 40 km/h… sans qu'aucun supporter ne quitte son siège ! Envoie la même perturbation dans une corde, un ressort, une tribune, l'océan ou la croûte terrestre, et chronomètre son retard entre deux capteurs : tu vas découvrir des vitesses allant de quelques mètres par seconde à plus de 20 000 km/h.
🧪 Mode d'emploi : règle les curseurs (à droite, ou sous l'animation sur téléphone), lance avec ▶, observe les mesures et relève les 🎯 défis. Le bouton ⛶ agrandit l'animation, idéal sur téléphone à l'horizontale.
Ce que tu vois
- Le capteur B enregistre exactement le même signal que A, mais plus tard : la courbe en pointillés (le signal de A décalé de τ) tombe pile sur celle de B.
- Le retard τ ne dépend que de la distance d = AB et de la célérité v : τ = d / v. Change l'amplitude : le retard ne bouge pas.
- Les points marqués A et B (ruban, spire, spectateur, bateau, station) bougent pendant le passage puis reviennent à leur place : leur trace reste sur place. La perturbation avance, la matière non : il n'y a pas de transport de matière, seulement de l'énergie.
- Sur la corde (onde transversale), A monte et descend ; sur le ressort (onde longitudinale), A va et vient le long du ressort. Pour un séisme, les ondes P (longitudinales) arrivent avant les ondes S (transversales).
- Le temps est ralenti ou accéléré pour que la traversée dure quelques secondes à l'écran ; les hauteurs des vagues et des secousses sont exagérées.
Expériences à faire
- Tends davantage la corde : la perturbation va-t-elle plus vite ? Et si la corde est plus lourde ?
- Double la distance AB : que devient le retard ? Et la célérité calculée v = d / τ ?
- Dans l'océan, la célérité d'un tsunami dépend de la profondeur : combien de temps met-il pour traverser 600 km au-dessus d'une fosse de 8 000 m ?
- Pour un séisme, comment évolue l'écart entre l'arrivée des ondes P et celle des ondes S quand la station s'éloigne ?
- La ola va à environ 12 m/s : combien de temps lui faut-il pour faire le tour d'un stade de 600 m ?
La physique derrière l'animation
- Une onde mécanique progressive est la propagation d'une perturbation dans un milieu matériel, sans transport de matière mais avec transport d'énergie.
- Un point situé à la distance d d'un autre reproduit le même mouvement avec un retard τ = d / v ; on en déduit la célérité v = d / τ (v en m/s, d en m, τ en s).
- La célérité dépend du milieu (pas de l'amplitude de la perturbation). Exemples : corde v = √(F / μ) ; vague très longue sur une profondeur h : v = √(g h) ; roche : vP ≈ 6 km/s, vS ≈ 3,5 km/s.
- Onde transversale : les points du milieu bougent perpendiculairement à la propagation (corde, ondes S). Onde longitudinale : parallèlement (ressort, son, ondes P).
- Pour un séisme, l'écart entre les arrivées des ondes S et P à une station située à la distance x vaut Δt = x (1/vS − 1/vP) : plus la station est loin, plus l'écart est grand.
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