Ondes stationnaires sur une corde

OM 107


 

Principe de l'expérience

Dispositif permettant la visualisation de l’onde stationnaire produite sur différents supports ( corde, anneau métallique, lame métallique de différentes longueurs ). Il est constitué d’un vibreur acoustique alimenté par un générateur de fréquence et un amplificateur permettant de moduler la fréquence de l’excitation. Ce générateur est relié à un oscilloscope permettant une mesure précise et visuelle de la période et d’en déduire la fréquence. Une corde blanche ( bien visible ) est tendue sur un barreau avec à son extrémité un poids suspendu permettant de régler la tension de cette dernière. On peut alors observer les ventres et les noeuds de l’onde stationnaire ainsi produite sur la corde. En modifiant les réglages on peut produire les différentes harmoniques d’une corde fixée à ses deux extrémités.

Il est possible ensuite de modifier le dispositif en remplaçant sur le vibreur la corde, par un anneau métallique ( voir photo ) et de mettre ainsi en évidence l’onde stationnaire produite sur un ruban fermé. De même on peut également montrer ces mêmes ondes stationnaires sur des lames métalliques de différentes longueurs avec comme conditions une extrémité ( pseudo ) fixe et l’autre extrémité libre.

On peut visualiser très clairement les différentes configurations pouvant donner lieu à une onde stationnaire et la notion d’harmoniques.

Manipulations
  • Mettre la corde sous tension en suspendant un poids à son extrémité.
  • Débloquer le vibreur acoustique en tournant son cliquet sur unlock.
  • Enclencher le générateur et l’alimentation de l’amplificateur, régler l’amplificateur pour obtenir une vibration d’amplitude suffisante du vibreur.
  • Régler la fréquence du générateur pour obtenir l’onde stationnaire souhaitée et ajuster l’amplification pour obtenir des ventres de vibrations bien visibles.
  • Régler l’oscilloscope pour permettre la mesure de la période de vibration.
  • Enlever l’extrémité de la corde du vibreur et mettre l’anneau métallique ou l’éventail de lames.
Liste du matériel
  • Générateur de fréquence
  • Amplificateur et son alimentation
  • Banc avec la corde blanche
  • Vibreur acoustique
  • Oscilloscope
  • Poids divers
  • Anneau métallique
  • Eventail de lames
  • Fils de connection
  • Mètre déroulant
Complément de théorie

Visualisation des ondes stationnaires produite sur l’éventail de lames métalliques à mettre en parallèle avec le cas des pales d’hélicoptère.

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