Cuve à onde

OM 003


 

Principe de l'expérience

La cuve à ondes est composé d’un dispositif comprenant un bac avec un fond transparent, un système d’éclairage placé verticalement au-dessus du bac et un miroir plan placé à 45° en dessous du bac, renvoyant la lumière sur un écran vertical en verre dépoli permettant de visualiser ce qui se passe à la surface de l’eau.

Un générateur d’air pulsé ( dont on peut régler la fréquence et l’amplitude ) alimente des buses de formes différentes ( simuler une source ponctuelle, plane, double ponctuelles ) pour produire les vaguelettes à la surface de cet étang artificiel. Le système d’éclairage est également muni d’un disque tournant permettant de produire un éclairage stroboscopique dont la fréquence est modulable et asservi au générateur d’air pulsé.

Des formes en plastique ( à placer au fond du bac ) permettent de créer  une réflexion, un changement de milieu ( en variant la profondeur d’eau on modifie la vitesse de propagation des vagues ) ou un système d’ouvertures ( diffraction, interférences spatiales ) pour pouvoir simuler ensuite le comportement des ondes dans ces différentes configurations.

Permet de simuler de très nombreux phénomènes ondulatoires: propagation d’ondes planes ou circulaires ( mesure de fréquence et longueur d’onde ), réflexion et réfraction des ondes dans différentes configurations géométriques, interférences spatiales à deux sources, interférences de plusieurs sources, diffraction.

Illustration: production d’une onde circulaire par une buse simulant une source ponctuelle.

Manipulations
  • Mettre de l’eau dans le bac ( environ 1/2 cm ).
  • Fixer une buse à l’extrémité du tube en plastique transparent sortant du générateur d’air pulsé.
  • Ou fixer la buse en l’introduisant dans le support latéral à gauche placé  au bord du bac et relier ensuite le tube en plastique souple transparent sortant du générateur d’air pulsé à la buse.
  • Enclencher le générateur d’air pulsé puis régler la fréquence et l’amplitude des vagues produites pour obtenir une image de qualité.
  • Enclencher si nécessaire l’éclairage stroboscopique pour ralentir le mouvement voir le stopper complètement pour donner une explication.
  • L’image projetée sur l’écran vertical se compose de parties sombres ( sommet des vagues ) et des parties plus claires ( creux des vagues ) permettant de visualiser le comportement des fronts d’ondes.
Liste du matériel
  • Cuve à ondes entièrement équipée.
  • Différences buses
  • Différentes formes en plastique semi-transparent