Qu'est-ce qu'une vague élastique?
Une onde élastique traverse généralement un matériau ou un fluide, ou sur sa surface, sans provoquer de modifications structurelles ou physiques permanentes. Il est généralement identifié par une distorsion ou un déplacement. Les ondes se propageant dans l'eau, les sons dans l'air, ainsi que l'énergie dans les matériaux solides tels que la Terre sont souvent décrits comme des ondes élastiques. La propagation peut être analysée mathématiquement, tandis que la hauteur, la longueur et le moment d'une onde élastique peuvent être visualisés à l'aide d'un graphique. Des caméras à ultrasons spéciales peuvent également enregistrer le mouvement sur une surface solide telle qu'une feuille de métal ou de papier.
Si un caillou ou un autre objet tombe dans l'eau, les ondulations disparaissent généralement dans toutes les directions. Ceux-ci peuvent être vus comme un anneau circulaire d'en haut ou observés à la surface lorsque la surface se déplace de haut en bas. La mesure d'une onde élastique peut être réalisée en représentant graphiquement la hauteur à partir d'un point de référence, tel que la surface normale de l'eau. La hauteur de la ligne courbe est appelée l'amplitude, qui peut s'étendre au-dessus de la ligne de surface, ainsi qu'en dessous de celle-ci. C'est typiquement un cycle dans le mouvement de la vague.
Les vagues élastiques ont généralement des pics et des creux. D'un pic à l'autre, ainsi que d'un creux à l'autre, se produit un cycle appelé amplitude. Si l’onde élastique est comparée au temps plutôt qu’à la distance, cette mesure correspond à la période de l’onde. La division de la longueur d'onde par la période dans une équation d'onde fournit généralement une valeur pour la vitesse de l'onde.
Une onde acoustique se déplace souvent de la même manière, que ce soit dans l'air, dans l'eau ou dans un matériau solide. La période d'une onde sonore s'appelle sa fréquence; il est généralement mesuré en unités appelées hertz si le temps de parcours est mesuré en secondes. Les calculs mathématiques deviennent généralement plus complexes lorsqu'une onde élastique est analysée à travers un matériau solide. Les propriétés géométriques des cylindres et tubes stratifiés, par exemple, ainsi que la densité, la dureté et la forme des objets sont souvent prises en compte. Ces données sont généralement analysées et enregistrées par les ingénieurs pour des objets tels que des coques en aluminium et divers composants mécaniques.
En plus d'utiliser les mathématiques et la modélisation informatique, une onde élastique peut également être imagée à l'aide de lasers et de détecteurs à ultrasons. Des expériences ont utilisé des caméras vidéo pour imager les vibrations de surface et analyser les propriétés élastiques de divers matériaux. Sur une plaque métallique, par exemple, une telle image peut ressembler à des ondulations dans un étang. Différents matériaux peuvent présenter des motifs de propagation distincts, tandis que chaque type peut transmettre une onde élastique différemment sous contrainte.