Transverse and longitudinal waves · Ondes transversales et longitudinales
| English | Français |
|---|---|
| transverse/trænsˈvɜːs/ | transversale |
| longitudinal/ˌlɒŋɡɪˈtjuːdɪnl/ | longitudinale |
| perpendicular/ˌpɜːpənˈdɪkjʊlə/ | perpendiculaires |
| electromagnetic waves/ɪˌlektrəʊməɡˈnetɪk weɪvz/ | ondes électromagnétiques |
| compressions/kəmˈpreʃnz/ | compressions |
| rarefactions/ˌreərɪˈfækʃnz/ | raréfactions |
| energy transfer/ˈenədʒi ˈtrænsfɜː/ | transfert d'énergie |
| propagation/ˌprɒpəˈɡeɪʃn/ | propagation |
Two ways to make a wave
- Shake a rope up and down — the wiggle runs along it.
- Push and pull a slinky end-on — a squash runs along it instead.
- Both carry energy, but the particles move in different directions.
Deux façons de créer une onde
- Agitez une corde verticalement — l'ondulation se propage le long.
- Poussez et tirez sur une extrémité d'un ressort Slinky longitudinalement — un aplatissement se propage le long à la place.
- Les deux transportent de l'énergie, mais les particules bougent dans des directions différentes.
Transverse 横波 waves
- The particles vibrate perpendicular 垂直 to the direction the energy travels.
- Examples: a wave on a rope, all electromagnetic waves 电磁波, ripples on water.
Transverse wave on a rope
Ondes transversales 横波
- Les particules vibrent perpendiculairement 垂直 à la direction de propagation de l'énergie.
- Exemples : une onde sur une corde, toutes les ondes électromagnétiques 电磁波, les ondulations à la surface de l'eau.
Onde transversale sur une corde
Transverse waves · Ondes transversales
y = a sin(bx + c)
Change the amplitude and · et wavelength · longueur d'onde of the wave. · Changez l'amplitude et la longueur d'onde de l'onde.
In a transverse wave, the particles vibrate: · Dans une onde transversale, les particules vibrent :
Transverse = vibration at right angles to the energy flow (a rope wave, light, water ripples). · Transversale = vibration perpendiculaire à l'écoulement d'énergie (onde dans une corde, lumière, ondulations à la surface de l'eau).
Longitudinal 纵波 waves
- The particles vibrate parallel to the direction of travel.
- Made of compressions 压缩 (squashed together) and rarefactions 稀疏 (spread out). Sound is longitudinal.
Longitudinal wave on a slinky spring
Ondes longitudinales 纵波
- Les particules vibrent parallèlement à la direction de propagation.
- Composées de compressions 压缩 (serrées) et de raréfactions 稀疏 (espacées). Le son est longitudinal.
Onde longitudinale sur un ressort Slinky
Sound travelling through air is a longitudinal wave. · Le son qui voyage à travers l'air est une onde longitudinale.
Yes — the air particles vibrate back and forth along the travel direction, making compressions and rarefactions. · Oui — les particules d'air vibrent d'avant en arrière le long de la direction de propagation, créant des compressions et des raréfactions.
Select all · tout the waves that are transverse · transversale. · Sélectionnez toutes les ondes qui sont transversales.
Light, water ripples and a rope wave are transverse. Sound and an end-on slinky wave are longitudinal. · La lumière, les ondulations à la surface de l'eau et une onde dans une corde sont transversales. Le son et un ressort étendu poussé bout par bout sont longitudinaux.
A longitudinal wave is made of compressions and ____. · Une onde longitudinale est constituée de compressions et de ____.
Compressions are where particles bunch up; rarefactions are where they spread out. · Les compressions sont là où les particules se regroupent ; les raréfactions sont là où elles s'écartent.
Say it the way the examiner wants
- The mark is for two directions in one sentence: the direction the particles vibrate, and the direction of energy transfer 能量传递 (the direction of propagation 传播).
- Transverse: "the vibrations are perpendicular to the direction of energy transfer."
- Longitudinal: "the vibrations are parallel to the direction of energy transfer."
- "The particles move up and down" scores nothing on its own — up and down relative to what?
Exprimez-le comme le veut l'examinateur
- La note concerne deux directions dans une phrase : la direction des vibrations des particules, et la direction du transfert d'énergie 能量传递 (direction de propagation 传播).
- Transversale : "les vibrations sont perpendiculaires à la direction du transfert d'énergie."
- Longitudinale : "les vibrations sont parallèles à la direction du transfert d'énergie."
- "Les particules se déplacent haut et bas" ne rapporte rien tout seul — haut et bas par rapport à quoi ?
Match each term to the definition the examiner marks. · Reliez chaque terme à la définition marquée par l'examinateur.
Every one of these is marked against a fixed wording. "Energy transfer", not "the wave's motion", is the phrase in the two wave-type definitions. · Chacun d'eux est marqué contre une formulation fixe. "Transfert d'énergie", et non "mouvement de l'onde", est la formule utilisée dans les deux définitions de type d'onde.
Reading a longitudinal wave's graph
- The graph plots displacement along the direction of travel: positive means the particle has moved forward, negative means back.
- Two particles exactly one wavelength apart have the same displacement and move the same way.
- A compression sits where the particle behind has moved forward and the one ahead has moved back — the graph crosses zero going downwards.
- Which way is a particle moving now? Look at the graph just behind it (the side the wave comes from): that displacement is where it is heading.
Lire le graphique d'une onde longitudinale
- Le graphique représente le déplacement le long de la direction de propagation : positif signifie que la particule s'est déplacée vers l'avant, négatif signifie en arrière.
- Deux particules séparées par exactement une longueur d'onde ont le même déplacement et bougent de la même manière.
- Une compression se trouve où la particule derrière s'est déplacée vers l'avant et celle devant s'est déplacée en arrière — le graphique traverse zéro en descendant vers le bas.
- Dans quelle direction la particule se déplace-t-elle maintenant ? Regardez le graphique juste derrière elle (du côté d'où vient l'onde) : ce déplacement indique vers où elle se dirige.
A longitudinal wave travels to the right. On its displacement–distance graph, particle P is at zero displacement on a part of the curve that rises from left to right. Which way is P moving now? · Une onde longitudinale se déplace vers la droite. Sur son graphique déplacement–distance, la particule P est à un déplacement nul sur une partie de la courbe qui monte de gauche à droite. Dans quelle direction P se déplace-t-elle maintenant ?
Look just behind P (to its left): the displacement there is negative, so P is heading to a negative displacement — moving backwards. A particle at zero displacement is never stationary; it is at its fastest. · Regardez juste derrière P (à sa gauche) : le déplacement y est négatif, donc P se dirige vers un déplacement négatif — elle se déplace en arrière. Une particule à un déplacement nul n'est jamais stationnaire ; elle se trouve à sa vitesse maximale.
Two graphs
- Displacement–distance (a snapshot of the whole wave) → read the wavelength.
- Displacement–time (one point over time) → read the period.
- Both look like sine curves, for either type of wave.
A displacement-time graph shows the wave's amplitude and period
Deux graphiques
- Déplacement–distance (photo instantanée de toute l'onde) → lisez la longueur d'onde.
- Déplacement–temps (un point sur une durée) → lisez la période.
- Tous deux ressemblent à des sinus, pour tout type d'onde.
Un graphique déplacement-temps montre l'amplitude et la période de l'onde
Match each graph to what you read off it. · Reliez chaque graphique à ce que vous pouvez en lire.
A snapshot against distance shows the wavelength; one point watched over time shows the period. · Une capture d'écran selon la distance montre la longueur d'onde ; un point observé au fil du temps montre la période.
Which can be read from a displacement-distance graph? Select all · tout that apply. · Quels paramètres peuvent être lus sur un graphique déplacement–distance ? Sélectionnez tous ceux qui s'appliquent.
The period comes from a displacement-TIME graph. Reading a wavelength off the time graph is one of the commonest errors in this topic. · La période provient d'un graphique déplacement-TEMPS. Lire une longueur d'onde sur le graphique temporel est l'une des erreurs les plus courantes dans ce sujet.
The amplitude of a wave is doubled. By what factor does its intensity increase? · L'amplitude d'une onde est doublée. Par quel facteur son intensité augmente-t-elle ?
Intensity goes as amplitude squared, so doubling the amplitude quadruples it. Intensity is also power per unit area at right angles to the travel direction. · L'intensité varie comme le carré de l'amplitude, donc doubler l'amplitude quadruple l'intensité. L'intensité est aussi la puissance par unité de surface perpendiculaire à la direction de propagation.
Worked example: a sound wave on a graph
A displacement–distance graph of a sound wave (travelling to the right) shows particles X and Y $1.5$ wavelengths apart, separated by $0.24\ \text{m}$. The frequency is $2.0\ \text{kHz}$. Particle Z sits at zero displacement on a part of the graph that falls from left to right.
- Wavelength: $1.5\lambda = 0.24$, so $\lambda = 0.16\ \text{m}$.
- Speed: $v = f\lambda = 2000 \times 0.16 = 320\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
- Z now: just behind Z (to its left) the displacement is positive, so Z is moving forward, in the direction of travel.
- Z a quarter of a period later: the whole pattern has moved on by $\dfrac{\lambda}{4}$, so Z takes the displacement that was $\dfrac{\lambda}{4}$ behind it — a crest, $+A$. Sketch the new graph as the old one shifted right by $\dfrac{\lambda}{4}$.
- Check: a particle at zero displacement is passing through its rest position, which is where it moves fastest — so it makes sense that it reaches maximum displacement a quarter period later.
Exemple résolu : une onde sonore sur un graphique
Un graphique déplacement–distance d'une onde sonore (se déplaçant vers la droite) montre les particules X et Y séparées par $1.5$ longueurs d'onde, distantes de $0.24\ \text{m}$. La fréquence est $2.0\ \text{kHz}$. La particule Z est située à un déplacement nul sur une partie du graphique qui descend de gauche à droite.
- Longueur d'onde : $1.5\lambda = 0.24$, donc $\lambda = 0.16\ \text{m}$.
- Vitesse : $v = f\lambda = 2000 \times 0.16 = 320\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
- Z maintenant : juste derrière Z (à sa gauche), le déplacement est positif, donc Z se déplace vers l'avant, dans la direction de propagation.
- Z un quart de période plus tard : tout le motif s'est déplacé de $\dfrac{\lambda}{4}$, donc Z prend le déplacement qui était $\dfrac{\lambda}{4}$ derrière lui — un crête, $+A$. Esquissez le nouveau graphique en décalant l'ancien vers la droite de $\dfrac{\lambda}{4}$.
- Vérification : une particule à un déplacement nul passe par sa position d'équilibre, c'est là qu'elle se déplace le plus vite — il est donc logique qu'elle atteigne un déplacement maximal un quart de période plus tard.
On a displacement–distance graph, two particles that are exactly two wavelengths apart are separated by $0.68\ \text{m}$. The wave has frequency $1.0\ \text{kHz}$. What is its speed, in m/s? · Sur un graphique déplacement–distance, deux particules séparées exactement par deux longueurs d'onde sont espacées de $0.68\ \text{m}$. L'onde a une fréquence de $1.0\ \text{kHz}$. Quelle est sa vitesse, en m/s ?
$2\lambda = 0.68$, so $\lambda = 0.34\ \text{m}$ and · et $v = f\lambda = 1000 \times 0.34 = 340\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}}$ — the speed of sound in air. · $2\lambda = 0.68$, donc $\lambda = 0.34\ \text{m}$ et $v = f\lambda = 1000 \times 0.34 = 340\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}}$ — la vitesse du son dans l'air.
The displacement graph of a longitudinal wave looks exactly like a transverse wave, but the particles are not moving up and down. The vertical axis is displacement along the line of travel. Say "forward and back", and remember that the wave travels while the particles only oscillate about fixed positions.
Le graphique de déplacement d'une onde longitudinale ressemble exactement à celui d'une onde transversale, mais les particules ne se déplacent pas vers le haut et le bas. L'axe vertical représente le déplacement le long de la ligne de propagation. Dites "en avant et en arrière", et rappelez-vous que c'est l'onde qui se déplace tandis que les particules oscillent uniquement autour de positions fixes.
You've got it
- transverse: vibration perpendicular to the energy transfer (rope, light, ripples)
- longitudinal: vibration parallel to the energy transfer — compressions & rarefactions (sound)
- on a longitudinal wave's graph, positive = forward; look just behind a particle to see where it is going
- displacement–distance shows $\lambda$; displacement–time shows $T$
Vous avez compris
- transversale : vibration perpendiculaire au transfert d'énergie (corde, lumière, ondulations)
- longitudinale : vibration parallèle au transfert d'énergie — compressions et raréfactions (son)
- sur un graphique d'onde longitudinale, positif = en avant ; regardez juste derrière une particule pour voir où elle va
- déplacement–distance montre $\lambda$ ; déplacement–temps montre $T$