1.1 Les ondes non stationnaires: les rides, les vagues de vent et la houle.


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A) Expérimentation:

Un plan d'eau immobile soumis à l'action du vent entre en oscillation. On peut visualiser une ondulation régulière de la surface lorsque la vitesse du vent est de l'ordre de 2 à 3m/s. Dans ce cas de figure, une coupe de la surface à un instant to ferait apparaître, à peu près, une sinusoide d'amplitude H de l'ordre du millimètre et de longueur d'onde L de l'ordre du centimètre.

On parle alors de rides "capillaires". (petites déformations de la surface libre)

L'observation montre que ces ondes se propagent et que la phase varie avec le temps, ce sont des ondes non stationnaires. Il est toujours possible de trouver un référentiel en mouvement dans lequel l'ondulation semble immobile. La coordonnée X dans le nouveau référentiel peut être exprimée en fonction de la coordonnée dans le référentiel fixe x par:

La vitesse du référentiel en mouvement est aussi la vitesse de l'onde (ou la célérité), notée C. Cette vitesse s'exprime donc en fonction de la dérivée de la phase par rapport au temps:

Si cette vitesse est constante, la forme de l'ondulation est donnée par:

Il faut souligner que c'est bien l'ondulation de la surface que l'on voit se déplacer et non le fluide. Il n'y a aucune raison particulière pour que la vitesse de propagation de l'onde soit la même que celle des particules fluides. Pour s'en convaincre on pourra observer par exemple le bouchon du pêcheur qui est soumis aux mouvements verticauxde l'eau alors que les rides soulevées par le vent se déplacent par rapport à lui: l'onde véhicule une information (ici, le déplacement de la surface), pas forcément la matière.

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