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Propagation des ondes

Posté par
Lilooo
05-03-21 à 16:12

Bonjour, j'ai cet exercice avec lequel j'ai besoin d'aide s'il vous plaît :

Une voiture (F sur le doc1) se déplace à une vitesse vconstante sur un axe Ox rectiligne. Un supporter (S sur le doc2 c'est écrit doc2 mais c'est doc1 ?) est a une distance d de Ox. Soit 0 (ou teta ?), l'angle entre Ox et la droite (FS). La voiture émet un son de fréquence fem.

1) Exprimer cos(0) en fonction de x et d
2)Exprimer frec en fonction de fem,x,d,v et vson
3)Dire laquelle des 4 représentation graphique correspond à la question précédente
4)Comment évolue la courbe si v augmente ? Si fem augmente ? Si d augmente ?

Document 1 : Position du supporter et de la voiture
(Image 1)

Document 2 : Représentations graphiques possibles de frec en fonction de x
(Image 2)

Expression du décalage de Doppler dans cette situation :
(Image 3)


Pour la question 1 on demande d'exprimer cos(0) en fonction de x et de d mais pour cosinus il faut l'hypotenuse et l'adjacent pas l'opposé et l'adjacent ?

Merci d'avance

Propagation des ondes

Propagation des ondes

Propagation des ondes

Posté par
gts2
re : Propagation des ondes 05-03-21 à 16:32

Citation :
exprimer cos() en fonction de x et de d mais pour cosinus il faut l'hypoténuse et l'adjacent pas l'opposé et l'adjacent ?

Il vous suffit de calculer l'hypoténuse.

Posté par
Lilooo
re : Propagation des ondes 05-03-21 à 16:37

Pythagorean ?
x2+d2=FS2
FS=racinecarré(x2+d2)=d+x

cos(0)=x/(x+d) ?

Posté par
Lilooo
re : Propagation des ondes 05-03-21 à 16:39

x2+d2=FS2
FS=racinecarré(x2+d2)

cos(0)=x/(racinecarre[x2+d2])

Posté par
gts2
re : Propagation des ondes 05-03-21 à 16:39

L'idée de départ est bonne, mais \sqrt{x^2+d^2}\neq x+d !

Posté par
Lilooo
re : Propagation des ondes 05-03-21 à 16:40

Oui j'ai changé

Posté par
Lilooo
re : Propagation des ondes 05-03-21 à 16:50

C'est correcte ? Pour la question suivante il me suffit de remplacer cos(0) par x/(racinecarre(d2+x2)) ?

Posté par
Lilooo
re : Propagation des ondes 05-03-21 à 16:51

Dans la formule envoyé en photo*

Posté par
gts2
re : Propagation des ondes 05-03-21 à 17:06

Je suppose que vous parlez de la question 2), il suffit en effet de remplacer cos() par son expression.

Posté par
Lilooo
re : Propagation des ondes 05-03-21 à 17:12

Donc frec=fem.(1+[ v* x/(racinecarre(x2+d2)]/vson)

=fem* ( 1 +( v*x)/(racinecarre(x2+d2)))

Posté par
Lilooo
re : Propagation des ondes 05-03-21 à 17:13

*vson au dénominateur

Posté par
gts2
re : Propagation des ondes 05-03-21 à 17:22

OK.

Posté par
Lilooo
re : Propagation des ondes 05-03-21 à 17:25

Pour la question suivante je ne sais pas comment faire

Posté par
gts2
re : Propagation des ondes 05-03-21 à 17:47

Deux solutions :

L'une suggérée par le texte : la question 3 vient après la question 2, donc vous connaissez la fonction tracée sur le graphe.

L'autre, intuitive, en s'appuyant sur les exemples d'effet Doppler : comment varie la fréquence quand l'émetteur se rapproche et s'éloigne.

Posté par
Lilooo
re : Propagation des ondes 05-03-21 à 17:54

C'est la figure 1 ou 3 puisque la fréquence diminue lorsque l'émetteur s'éloigne ?

Posté par
Lilooo
re : Propagation des ondes 05-03-21 à 18:00

Et si je remplace x par 0 dans la formule, je trouve que
frec=fem donc frec n'est pas nul donc il ne passe pas par l'origine donc c'est la figure 1 ?

Posté par
gts2
re : Propagation des ondes 05-03-21 à 18:01

1 ou 3 : OK.

Il faut maintenant regarder l'axe des y, qui n'est pas très clair : on va dire que les deux axes se coupent en (0,0).

Posté par
gts2
re : Propagation des ondes 05-03-21 à 18:02

Messages croisés : c'est bien cela.

Posté par
Lilooo
re : Propagation des ondes 05-03-21 à 18:04

Et pour la 4)
Si V augmente, la courbe croît
Si fem augmente, la courbe croît
Si d augmente la courbe décroît

C'est correcte ? Faut-il justifier ?

Posté par
gts2
re : Propagation des ondes 05-03-21 à 18:38

Il faut justifier bien sûr.

Si v augmente, c'est un peu plus compliqué, qu'est-ce qui se passe en x=0, à droite et à gauche ?

Si fem augmente, OK justification à partir de l'expression de f
Si d augmente, un peu plus subtil aussi, étudiez la fonction \frac{1}{\sqrt{x^2+d^2}}  

Posté par
Lilooo
re : Propagation des ondes 05-03-21 à 18:47

Si x=0, v=0 aussi ?
C'est à dire à droite et à gauche ?

Posté par
gts2
re : Propagation des ondes 05-03-21 à 19:12

Si x=0, v cos()=0 plutôt que v.
Donc en ce point comment évolue la courbe et comment évolue-t-elle pour x<0 et x>0 ?

Posté par
Lilooo
re : Propagation des ondes 05-03-21 à 19:22

Donc il faut dire que si v augmente :  lorsque x<0,  v cos(0) <0 donc elle est décroissante et lorsque x>0, v cos(0)>0 donc elle est croissante ? Ainsi elle est décroissante puis croissante ?

Posté par
gts2
re : Propagation des ondes 05-03-21 à 19:37

Je dirai cela plus en français que mathématiquement :
Pour x<0, la fréquence est plus élevée (ou la courbe est au dessus)
Pour x>0, la fréquence est plus basse (ou la courbe est en dessous)

Un graphe serait peut-être bienvenu.

Posté par
Lilooo
re : Propagation des ondes 05-03-21 à 19:40

Mais on demande comment la courbe évolue, donc soit elle est croissante ou décroissante non ?

Et dans vos phrases vous ne mentionnez pas v

Et comment faire un graphe si on ne connaît pas de valeurs précises ?

Posté par
gts2
re : Propagation des ondes 05-03-21 à 20:07

La notion de courbe croissante/décroissante est relative à y(x). Le problème est ici légèrement différent, on s'intéresse à l'évolution de la courbe y(x) avec le paramètre v.
En particulier, quelque soit v (pour d et fem aussi), f(x) est une fonction décroissante de x.

Je ne mentionnais pas v, car je répondais au message concernant " si v augmente ... "

Posté par
gts2
re : Propagation des ondes 05-03-21 à 20:09

Citation :
Et comment faire un graphe si on ne connaît pas de valeurs précises ?


Pour x<0, la courbe est au dessus
Pour x>0, la courbe est en dessous

Posté par
Lilooo
re : Propagation des ondes 05-03-21 à 20:11

Je suis un peu perdu, quel est la réponse que je dois donner ?

Posté par
gts2
re : Propagation des ondes 05-03-21 à 20:24

Que ne comprenez-vous pas dans ma réponse de 19:37 ?

Posté par
Lilooo
re : Propagation des ondes 05-03-21 à 20:28

Donc je dis si v augmente puis ce que vous avez dit et je fais aussi un graphique ?

Je ne vois pas comment tracer la courbe, je dois faire une courbe qui lorsque x<0, frec<0 et lorsque x>0, frec>0 mais 0 ça ne passe pas par l'origine

Posté par
gts2
re : Propagation des ondes 05-03-21 à 20:32

Première image v plus importante en bleu
Deuxième image d plus importante en bleu

Propagation des ondes

Propagation des ondes

Posté par
gts2
re : Propagation des ondes 05-03-21 à 20:33

Citation :
Je ne vois pas comment tracer la courbe, je dois faire une courbe qui lorsque x<0, frec<0

Vous faites comme la courbe 1 mais déformée, la fréquence reste positive.

Posté par
Lilooo
re : Propagation des ondes 05-03-21 à 20:38

D'accord merci ! Comment dois-je justifier pour d ? Si d augmente, ça dépend du numérateur ? On ne sait pas si il est plus grand que le dénominateur ?

Posté par
gts2
re : Propagation des ondes 05-03-21 à 20:43

Je viens de m'apercevoir d'une erreur dans le texte, le indiqué sur le dessin n'est pas le bon, cela revient à remplacer x par -x.
Je vous ferai un dessin plus tard.

Pour d, il faut étudier la fonction  \frac{x}{\sqrt{x^2+d^2}}   en fonction de d à x donné.

Posté par
Lilooo
re : Propagation des ondes 05-03-21 à 20:50

Où y-a-t-il une erreur ? Ça change les résultats aux questions que nous avons trouvé ?
Lorsque d augment :
Lorsque x<0, la courbe est en dessous
Lorsque x=0, frec=fem
Lorsque x>0, la courbe est au dessus
Dire ces phrases suffisent sans faire de calcul ou montrer qu'on a étudier x/(racinecarre(x2+d2) ?

Posté par
gts2
re : Propagation des ondes 05-03-21 à 21:59

En fait la formule est exacte, le problème de définition de est compensé par un changement de signe.
Par contre cos()>0 sur le dessin lorsque x<0 et donc \cos(\theta)=\frac{-x}{\sqrt{x^2+d^2}}  

Ecrire ces phrases répond à la question mais ne justifie pas la réponse.

Posté par
Lilooo
re : Propagation des ondes 05-03-21 à 22:17

Donc pour reprendre depuis le début ...pour la première, lorsque v augmente :
Pour x<0, la fréquence est plus élevée (ou la courbe est au dessus)
Pour x>0, la fréquence est plus basse (ou la courbe est en dessous)

Je fais la courbe en représentant aussi la figure 1

Et maintenant que dois-je rajouter pour justifier ?

Posté par
Lilooo
re : Propagation des ondes 05-03-21 à 23:02

Mais donc toutes les réponses depuis la question 2 sont fausses ?

Posté par
Lilooo
re : Propagation des ondes 05-03-21 à 23:02

Puisque vous dites que c'est -x et non x ?

Posté par
gts2
re : Propagation des ondes 06-03-21 à 07:54

Toutes les réponses sont justes puisque vous avez raisonné intuitivement et non à partir de la fonction.

Pour ce qui est de la justification, il suffit de dire que la variation de fréquence f  (frec=fem+f) est proportionnelle à la vitesse.

Posté par
Lilooo
re : Propagation des ondes 06-03-21 à 15:03

D'accord merci, ensuite, lorsque d augmente :
Lorsque x<0, la courbe est en dessous
Lorsque x=0, frec=fem
Lorsque x>0, la courbe est au dessus

Je fais un graphique

Que dois-je dire ou faire pour justifier ?  

Posté par
gts2
re : Propagation des ondes 06-03-21 à 18:04

La fonction  =\frac{1}{\sqrt{x^2+d^2}}   est manifestement une fonction décroissante de d. Donc quand d augmente, l'écart de fréquence (récepteur/émetteur) diminue à x donné.

Posté par
Lilooo
re : Propagation des ondes 06-03-21 à 18:10

D'accord merci !

Si fem augmente, la courbe croît car lorsque x augmente,
fem*(1+ (V*cos(0))/vson) augmente ?

Posté par
Lilooo
re : Propagation des ondes 06-03-21 à 18:11

Et comment je represente la courbe ?

Posté par
gts2
re : Propagation des ondes 06-03-21 à 18:18

Frec est proportionnelle à Fem, c'est juste une homothétie.

Posté par
Lilooo
re : Propagation des ondes 06-03-21 à 18:25

Ce que j'ai dir a 18h10 est correcte comme justification ?

Posté par
gts2
re : Propagation des ondes 06-03-21 à 18:38

Citation :
Si fem augmente, la courbe croît car lorsque x augmente,
fem*(1+ (V*cos(0))/vson) augmente ?


Ce que j'ai rayé n'a rien à voir, ce qui vous intéresse est l'effet de fem.

Posté par
Lilooo
re : Propagation des ondes 06-03-21 à 18:44

D'accord donc comme ça c'est correcte ?

Pour reproduire la courbe, je fais comment ? Est-ce que c'est celle de la figure 3 ?

Posté par
gts2
re : Propagation des ondes 06-03-21 à 20:01

C'est la même courbe à un facteur multiplicatif près (fem en facteur)

Propagation des ondes

Posté par
Lilooo
re : Propagation des ondes 06-03-21 à 20:14

Donc quand j'ai que ça croît j'aurai du dire que pour tout x, la courbe est au dessus ?

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