Ateliers scientifiques sur les Ondes

Une onde, c’est de l’énergie qui se propage.

Nos ateliers pour enfants du primaire et du collège permettent d’appréhender les différents types d’ondes, de les caractériser, de manière ludique.

Les types d’ondes

On identifie trois types d’ondes :

• les ondes « mécaniques », qui se propagent dans un milieu physique ; on mènera des expériences ludiques et instructives via l’air ou l’eau (sons, ultrasons, ploufs…), mais également via des cordes de Melde (pour visualiser une onde stationnaire par ex.) ou des plaques de Chladni (pour voir les ondes en deux dimensions)… ;

• les ondes « électromagnétiques » : ondes radio, micro-ondes, wifi, bluetooth, rayons infrarouges, lumière visible, ultraviolets, rayons X, rayons gamma… ce que l’on appelle au sens large « la lumière » ; sa nature est à la fois corpusculaire et ondulatoire ; l’expérience des fentes de Young, qui permet de montrer la nature ondulatoire de la lumière, est reproductible pour des enfants, avec l’aide d’un animateur ; ces ondes n’ont pas besoin de support physique pour se propager, et peuvent ainsi traverser le vide intersidéral !

 

• les ondes gravitationnelles, prédites par Einstein et récemment détectées (100 ans après!) grâce à des instruments incroyables ; nous ne pourrons malheureusement pas proposer d’atelier expérimental 😉 sur ces ondes ; toutefois, observer les marées peut constituer une bonne entrée en matière !

Comment caractériser une onde ?

Les enfants pourront observer des ondes dites longitudinales (de compression), avec un ressort par exemple : l’énergie se déplace dans le même sens que l’onde, sur le même axe, en une dimension.

Dans le cas où l’énergie se déplace perpendiculairement à la propagation, on parle d’ondes transverses, comme lorsqu’une goutte tombe dans un verre, par exemple. Ces ondes sont en deux ou trois dimensions.

La longueur d’onde

La longueur d’onde est la distance qui sépare le sommet de deux vagues qui se suivent. Un objet dont la longueur est inférieure à cette longueur d’onde n’interagira pas avec les vagues. Par exemple, un baigneur, qui va juste monter et descendre. Si l’objet est de longueur supérieure (par ex. un paquebot gigantesque), alors il interagira avec l’onde (ça fera « splash » et il y aura de l’écume).

Pour cette même raison, la lumière ne permet pas de « voir » l’infiniment petit, par exemple des atomes, car sa longueur d’onde est plus grande que la taille des atomes. On peut alors choisir des longueurs d’ondes plus courtes pour tenter de « percuter » l’atome, mais une longueur d’onde courte est associée à plus d’énergie. La lumière va donc percuter l’atome avec beaucoup d’énergie et le perturber, ce qui va affecter la mesure.

La période

La période est le temps qui s’écoule entre le moment où vous êtes au sommet de la première vague et celui où vous atteignez le sommet de la suivante. Les surfeurs sont non seulement attentifs à la hauteur des vagues, mais aussi à la période. Plus la période est élevée (au-delà de 12 s), plus les vagues seront puissantes, et meilleur sera le surf.

La fréquence d’une onde correspond au nombre de fois où la vibration se produit en une seule seconde. Par exemple, si l’air vibre plus de 20 000 fois par seconde, on parle alors d’ultrasons, d’une fréquence de 20 000 Hertz (Hz).

La célérité d’une onde est sa vitesse. La lumière se propage plus rapidement dans le vide que dans du verre, tout comme le son se propage plus rapidement dans du métal que dans l’air.

 

Nos expériences ludiques sur les ondes

Nous jouons avec le son à différentes fréquences, utilisons la musique, la lumière, les lasers, les plaques de Chladni, les dispositifs à ultra-sons, des diapasons, de l’eau, un stroboscope, du slime…

Nous ne sommes jamais à cours d’imagination pour aborder les ondes – si fondamentales en physique – en nous amusant !

Contactez-nous pour évoquer votre projet éducatif ou événementiel et découvrir plus en détails nos dispositifs.