Onde stationnaire

Définition

Une onde stationnaire consiste en un type d'onde dans lequel chaque particule oscille autour d'un point sans guère de progression dans la direction de translation de l'onde. Les ondes stationnaires sont les ondes dans lesquelles certains points de la vague appelés noeuds restent immobiles.

Une onde stationnaire est formée par l'interférence de deux ondes de même nature avec une amplitude, une longueur d'onde (ou une fréquence) égale qui avancent dans la direction opposée à travers un milieu.

Schéma d'une onde stationnaire :

Une onde stationnaire est une combinaison de deux ondes se déplaçant dans des directions opposées, ayant chacune la même amplitude et la même fréquence. Le phénomène est le résultat d'interférences, car lorsque les ondes sont superposées, leurs énergies s'additionnent ou s'annulent. Les ondes stationnaires sont formées par la superposition de deux ondes progressives de même fréquence (de même polarisation et de même amplitude) se déplaçant dans des directions opposées. Ceci est généralement réalisé en utilisant une onde progressive et sa réflexion, ce qui garantira que la fréquence est exactement la même.

Explications

⭐ Les ondes stationnaires sont des ondes pour lesquelles la surface de l'eau oscille verticalement entre des noeuds fixes. Elles interviennent lorsque deux mouvements d'onde interfèrent avec la même fréquence, l'amplitude mais avec une direction différente, le long d'une ligne avec une différence de phase de demi-longueur d'onde.

Les ondes stationnaires restent confinées dans un espace (ficelle, tube d'air, membrane, etc.). L'amplitude de l'oscillation pour chaque point dépend de sa position, la fréquence est la même pour tous et coïncide avec celle des ondes qui interfèrent. Il possède des points qui ne vibrent pas (noeuds), qui restent immobiles, stationnaires, tandis que d'autres (ventres ou creux) le font avec une amplitude de vibration maximale égale à deux fois la longueur d'onde qui interfère et avec une énergie maximale. Le nom d'onde permanente provient de l'immobilité apparente des noeuds. La distance qui sépare deux noeuds ou deux anti-noeuds (creux) consécutives est une demi-longueur d'onde.

On peut considérer que les ondes stationnaires ne sont pas des ondes de propagation mais les différents modes de vibration de la corde, du tube à air, de la membrane, etc. Pour une chaîne, un tube, une membrane donnée, il n'y a que certaines fréquences auxquelles des ondes stationnaires sont produites et appelées fréquences de résonance. La plus basse est appelée fréquence fondamentale et les autres sont des multiples entiers (double, triple...).

Une onde stationnaire peut être formée par la somme d'une onde et de son onde réfléchie sur le même axe (x ou y) quand elle atteint une crête consécutive, après avoir parcouru un creux, et vice versa.

Voir aussi le ressaut.

✅ Dans les ondes radio, les ondes stationnaires dans les lignes de transmission sont extrêmement dangereuses pour l'intégrité physique des composants. Dans un appareil, le ROE-meter mesure le pourcentage de l'onde incidente qui est réfléchie. Dans le cas idéal où une onde stationnaire serait établie dans la ligne de transmission, l'émetteur serait éventuellement détruit. Un taux d'ondes stationnaire (ROE) de 1,5 correspond à une réflexion de 4 % de l'onde incidente, et il est vrai que le maximum qu'un transistor 100 W peut supporter sans dommage. En revanche, les transmetteurs de valve sont moins sensibles aux ondes stationnaires.

✅ Les ondes sonores stationnaires forment un phénomène lié à la réflexion du son. En fonction de la façon dont les phases de l'onde incidente et de l'onde réfléchie coïncident, des changements sonores interviendront (augmentation ou diminution de l'amplitude), de sorte que le son résultant peut être désagréable. Lorsque la longueur de l'onde stationnaire est égale à l'une des dimensions d'une pièce (longue, haute ou large), on dit que la pièce est en résonance. L'effet est encore plus désagréable s'il convient. Il y a des points où aucun son n'arrive (interférence destructive) et d'autres où l'amplitude double (interférence constructive). Graphiquement, si la vague était vue, on verrait que la sinusoïde a disparu et que la vague a pris la forme de dents de scie.

En rapport avec "onde stationnaire"

• onde d'eau

  

  Une onde d'eau, connue aussi comme une intumescence ou une vague, distingue une perturbation dans une masse d'eau se propageant à vitesse constante ou variable...

• onde de Love

  

  Un onde de Love est une onde de surface polarisée horizontalement à travers un milieu solide.

• onde de Rayleigh

  

  En sismologie, une onde de Rayleigh est une sorte de houle dans la croûte terrestre, une onde de surface.

• onde de surface

  

  En sismologie, une onde de surface exprime une onde de grande amplitude voyageant uniquement dans les couches superficielles du globe.