🎯 Objectifs du chapitre cliquer pour développer

Distinguer onde transversale et longitudinale ; relier retard, distance et célérité
Exploiter \(\lambda=cT=c/f\) ; connaître les ordres de grandeur de la célérité du son
Calculer un niveau sonore ; décrire la perception, la courbe audiométrique et le risque auditif

Fiche résumé — Ondes mécaniques et sonores

Chapitre 10 | Première STL — spécialité Physique-chimie et mathématiques | Physique-Chimie

Dernière mise à jour : 21 octobre 2026

1. Onde mécanique progressive

Propagation d'une perturbation dans un milieu matériel : transporte de l'énergie, pas de matière (le milieu oscille sur place).

Astuce : pas de milieu ⇒ pas d'onde mécanique : aucun son dans le vide.

2. Transversale / longitudinale

Transversale : perturbation ⟂ à la propagation (corde, vague).
Longitudinale : perturbation ∥ à la propagation → compressions/dilatations (son, ressort).

Piège : le son est longitudinal, pas transversal.

3. Retard et célérité

Célérité = vitesse de l'onde :

\(c=\dfrac{d}{\Delta t}\qquad d=c\,\tau\)

Retard \(\tau=\dfrac{d}{c}\). Orage : « 3 s ≈ 1 km ».

4. Onde périodique

Période \(T\) (s) ; fréquence \(f=\dfrac{1}{T}\) (Hz).
Longueur d'onde \(\lambda\) (m) = distance parcourue en une période.
Amplitude = écart max à l'équilibre.

5. Relation fondamentale

\(\lambda=cT=\dfrac{c}{f}\)

Aussi : \(c=\lambda f\) et \(f=\dfrac{c}{\lambda}\).

Piège : changer de milieu ne change pas \(f\) (imposée par la source) mais change \(c\), donc \(\lambda\).

6. Célérité du son

Gaz (air) : \(\approx 340\ \text{m·s}^{-1}\)
Liquide (eau) : \(\approx 1500\ \text{m·s}^{-1}\)
Solide (acier) : \(\approx 5000\ \text{m·s}^{-1}\)

Astuce : plus le milieu est rigide, plus le son va vite.

7. Niveau sonore

\(L=10\log\!\left(\dfrac{I}{I_0}\right)\quad,\quad I_0=10^{-12}\ \text{W·m}^{-2}\)

\(L\) en décibels (dB) ; \(I\) en W·m⁻². \(I\times10\Rightarrow +10\) dB ; \(I\times100\Rightarrow +20\) dB.
0 dB = seuil d'audition ; ≈ 120 dB = seuil de douleur.

8. Perception

Hauteur (grave/aigu) ↔ fréquence \(f\).
Volume ↔ niveau sonore \(L\).
Audible : 20 Hz – 20 kHz (infrasons \(\lt\)20 Hz, ultrasons \(\gt\)20 kHz).

Courbe audiométrique en U : oreille la plus sensible vers 1–4 kHz.

9. Risque auditif

Danger dès ≈ 85 dB en exposition prolongée. Cellules ciliées détruites = perte irréversible.

Se protéger : baisser le volume, s'éloigner, limiter la durée, bouchons/casque.

Exemple type

Diapason : \(f=440\ \text{Hz}\), air \(c=340\ \text{m·s}^{-1}\).
\(\lambda=\dfrac{c}{f}=\dfrac{340}{440}\approx0{,}77\ \text{m}\) ; \(T=\dfrac{1}{f}\approx2{,}3\ \text{ms}\).
Conversation : \(I=10^{-6}\ \text{W·m}^{-2}\Rightarrow L=10\log(10^{6})=60\ \text{dB}\).