C’est quoi une « onde » ?

Essayons d’expliquer avec les mains ce qui se cache derrière ce mot qui peut tout à la fois fasciner et effrayer. C’est quoi une onde ? A quoi ça sert ? Est-ce dangereux ? Combien y en a ? Qu’est-ce qui les caractérise ? Le mot est riche de sens, le sujet est très vaste. Tentons de vulgariser le sujet. Il faudra sûrement plus d’un article pour en faire le tour…

Introduction

Alors, une onde c’est quoi ?

• Du point de vue du physicien, une onde est la propagation d’une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales.
• Du point de vue du mathématicien, c’est une somme (finie ou non) de fonctions sinusoïdales réelles ou complexes, chacune caractérisées par une fréquence et une amplitude.
• Du point de vue de Jean-Guy Dupont, « onde » est un mot qu’on dit quand est-ce qu’on veut causer de trucs qui bougent et que ça se répète un peu quand même, hein. Et qui fait plus ou moins peur…

C’est bien joli tout ça, mais c’est un peu abstrait mon lulu. Ouais, prenons des exemples…

Exemple 1 – onde mécanique stationnaire

Jetons un caillou (ou un chat, tartiné ou pas) dans l’eau. L’impact du caillou perturbe l’eau qui était au repos (tranquille, quoi). Cette perturbation créé le phénomène bien connu : des rides concentriques se forment à la surface de l’eau (voir le logo du site en haut à gauche ou l’image ci-contre). Il se créé plusieurs vagues circulaires, régulièrement espacées, qui s’écartent du point d’impact. Si l’on positionne un bouchon de liège à la surface de l’eau (normalement, il doit flotter), on constatera qu’il va monter et redescendre périodiquement autour de sa position initiale, sans se déplacer. Une fois les oscillations totalement amorties, le bouchon devrait reprendre sa place initiale.

Exemple 2 – onde mécanique progressive

Considérons un second exemple : la chute en cascade de dominos. On dispose des dominos en file indienne, suffisamment proches les uns des autres. Le premier dominos tombe (c’est la perturbation initiale) et entraîne les autres dans sa chute. La perturbation initiale se répercute de proche en proche et on peut suivre le déplacement du front d’onde du regard (waaaaaaaaaah, c’est bôôôôôôôô !). Chaque domino transfère l’énergie de sa chute au suivant, et ainsi de suite. Localement, les dominos ont bougé, mais globalement ne se sont pas déplacés dans l’espace. Il y a donc eu transfert d’énergie, mais pas de transport de matière à un niveau global.

Exemple 3 – le courant électrique

A la maison, quand on appuie sur l’interrupteur pour allumer la lumière, un courant se propage dans le circuit électrique. Il s’agit là aussi d’une perturbation d’une grandeur, le champ électrique (même électromagnétique). Ce sont les électrons qui propagent les perturbations de proche en proche, un peu comme les dominos de l’exemple précédent. Il y a là aussi transport d’énergie (électrique) sans transport de matière.

Conclusion

D’après les exemples qu’on vient de voir, une onde c’est donc :

1. une perturbation d’un milieu mécanique  (de l’eau par exemple) ou électromagnétique (un champ électrique par exemple)
2. qui se propage de proche en proche (effet domino)
3. sans transport global de matière (uniquement transfert d’énergie)

Tout le reste, c’est simple, c’est pas des ondes.

La prochaine fois on rentre un peu plus dans le détail des différents types d’onde : mécanique, électromagnétique, tout ça tout ça. On va parler de fréquence, d’amplitude, ça va être funkie.

A la prochaine !