Worldlex Wiki L'autre grand type d'onde est l' onde transversale , dans laquelle les déplacements du milieu sont perpendiculaires à la direction de propagation. Les ondes transversales, par exemple, décrivent certaines ondes sonores de volume dans les matériaux solides (mais pas dans les fluides ) ; on les appelle aussi « ondes de cisaillement » pour les différencier des ondes de pression (longitudinales) que ces matériaux supportent également.
sismologie (onde L pour onde de Love ou onde longue ) et en électrocardiographie (voir onde T ), certains auteurs ont préféré utiliser « ondes ℓ » (avec un « l » minuscule) et « ondes t », bien que ces termes soient peu courants dans les écrits de physique, à l’exception de certains ouvrages de vulgarisation scientifique.ondes sonores
où:
La quantité
La fréquence ordinaire (
La longueur d'onde peut être calculée comme la relation entre la vitesse d'une onde et sa fréquence ordinaire.
Pour les ondes sonores, l'amplitude de l'onde est la différence entre la pression de l'air non perturbé et la pression maximale causée par l'onde.
La vitesse de propagation du son dépend du type, de la température et de la composition du milieu dans lequel il se propage.
Vitesse des ondes longitudinales
milieu isotrope
Pour les solides et les liquides isotropes , la vitesse d'une onde longitudinale peut être décrite par
où
Atténuation des ondes longitudinales
L' atténuation d'une onde dans un milieu décrit la perte d'énergie qu'elle transporte lors de sa propagation dans ce milieu. Ce phénomène est dû à la diffusion de l'onde aux interfaces, à la perte d'énergie par friction intermoléculaire ou à la divergence géométrique. L'étude de l'atténuation des ondes élastiques dans les matériaux s'est intensifiée ces dernières années, notamment dans le domaine des matériaux polycristallins. Les chercheurs s'efforcent en effet d'« évaluer de manière non destructive le degré d'endommagement des composants techniques » et de « développer des méthodes améliorées de caractérisation des microstructures ».
Atténuation dans les matériaux viscoélastiques
Dans les matériaux viscoélastiques , les coefficients d'atténuation par longueur
où
Atténuation dans les matériaux polycristallins
Les matériaux polycristallins sont constitués de grains cristallins de différentes tailles qui forment le matériau massif. En raison de la différence de structure cristalline et de propriétés de ces grains, lorsqu'une onde se propageant dans un polycristal traverse un joint de grain, un phénomène de diffusion se produit, entraînant une atténuation de l'onde. De plus, il a été démontré que la règle du rapport pour les matériaux viscoélastiques,
s'applique également avec succès aux matériaux polycristallins.
Une prédiction actuelle pour la modélisation de l'atténuation des ondes dans les matériaux polycristallins à grains allongés est le modèle d'approximation du second ordre (SOA), qui prend en compte l'inhomogénéité du second ordre et permet de considérer la diffusion multiple dans le système cristallin. Ce modèle prédit que la forme des grains dans un polycristal a peu d'effet sur l'atténuation.
ondes de pression
Les équations du son dans un fluide présentées ci-dessus s'appliquent également aux ondes acoustiques dans un solide élastique. Bien que les solides supportent également des ondes transversales (connues sous le nom d'ondes S en sismologie ), des ondes sonores longitudinales existent dans le solide, avec une vitesse et une impédance d'onde dépendant de la densité et de la rigidité du matériau , cette dernière étant décrite (comme pour le son dans un gaz) par le module de compressibilité du matériau .
En mai 2022, la NASA a annoncé la sonification (conversion de données astronomiques associées aux ondes de pression en son ) du trou noir au centre de l' amas de galaxies de Persée .
Électromagnétisme
Les équations de Maxwell permettent de prédire l'existence d'ondes électromagnétiques dans le vide, qui sont strictement transversales ; en effet, la présence de particules sur lesquelles elles vibrent implique que les champs électrique et magnétique qui les constituent sont perpendiculaires à la direction de propagation de l'onde. Cependant, les ondes de plasma sont longitudinales car il ne s'agit pas d'ondes électromagnétiques, mais d'ondes de densité de particules chargées, susceptibles de se coupler au champ électromagnétique.
Après ses tentatives de généralisation des équations de Maxwell , Heaviside conclut que les ondes électromagnétiques ne se propageaient pas longitudinalement dans le vide ou les milieux homogènes. Les équations de Maxwell, telles que nous les comprenons aujourd'hui, conservent cette conclusion : dans le vide ou d'autres diélectriques isotropes uniformes, les ondes électromagnétiques sont strictement transversales. Cependant, elles peuvent présenter une composante longitudinale dans les champs électrique et/ou magnétique lorsqu'elles traversent des matériaux biréfringents ou inhomogènes, notamment aux interfaces (ondes de surface par exemple), comme les ondes de Zenneck .
Dans le développement de la physique moderne, Alexandru Proca (1897-1955) est connu pour avoir élaboré les équations de champ quantiques relativistes qui portent son nom (équations de Proca) et qui s'appliquent aux mésons vectoriels massifs de spin 1. Ces dernières décennies, d'autres théoriciens, tels que Jean-Pierre Vigier et Bo Lehnert de la Société royale suédoise, ont utilisé l'équation de Proca pour tenter de démontrer l'existence d'une masse du photon en tant que composante électromagnétique longitudinale des équations de Maxwell, suggérant ainsi que des ondes électromagnétiques longitudinales pourraient exister dans un vide polarisé à la Dirac. Cependant, l'existence d' une masse au repos du photon est fortement contestée par la quasi-totalité des physiciens et est incompatible avec le Modèle standard de la physique.
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