16.15
Considérez l’air emprisonné à l’intérieur d’un tube ouvert à une extrémité et fermé à l’autre. Si une onde frappe dessus, elle se réfléchit, produisant des ondes stationnaires.
Les conditions limites sont des antinœuds à l’extrémité ouverte, où les molécules d’air sont libres de vibrer, et des nœuds à l’extrémité fermée, où elles ne le sont pas.
Si les deux extrémités étaient fermées, le premier mode possible aurait des nœuds aux deux extrémités. Mais ici, le premier mode possible peut être obtenu en étirant ce motif. La longueur du tube est égale à un quart de la longueur d'onde du mode fondamental.
Pour le premier harmonique, la longueur est égale aux trois quarts de la longueur d’onde. Pour le deuxième harmonique, c’est les cinq quarts de la longueur d’onde, et ainsi de suite.
Ainsi, on trouve que les longueurs d’onde des modes d’onde stationnaire suivent un modèle mathématique donné par n, un entier impair.
Les fréquences correspondantes, ou harmoniques, sont obtenues en termes de vitesse d’onde.
Le point de départ pour exprimer les modes de ondes stationnaires est de comprendre les conditions limites que les ondes doivent suivre. Ces condition…
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