Ondes et vibrations - Fondamentaux et applications à l'acoustique et à la diffusion de la chaleur Fondamentaux et applications à l'acoustique et à la diffusion de la chaleur Coll. Sciences Sup

L’objectif de ce cours est de présenter les caractères universels des mouvements
de vibration et de propagation des ondes, ainsi que les outils conceptuels
nécessaires à leur description.
Des exemples choisis dans plusieurs domaines de la physique (molécule de
CO2, corde vibrante, ondes de choc, acoustique de salles de concert, thermique
des bâtiments, vagues et tsunamis…) illustrent la diversité de ces phénomènes.

Les plus :
Des exercices corrigés qui facilitent l’apprentissage par l’exemple
Des annexes qui fournissent les boîtes à outils nécessaires
Des animations vidéo qui permettent de mieux visualiser les phénomènes
Ces vidéos sont accessibles en ligne soit par leur URL, soit par un flash code

Public :
Étudiants en licence 3 ou en master de physique-chimie  ou de sciences de l’ingénieur
Élèves ingénieurs

Sommaire :
Oscillateurs harmoniques et anharmoniques
Vibrations moléculaires
Systèmes de grande dimension
Ondes
Relaxations et phénomènes de transport
Oscillations forcées et ondes avec source
Ondes acoustiques
Acoustique technique
Transferts thermiques
Vagues
Propagation de la lumière dans un matériau diélectrique

Les fondamentaux

Oscillateurs harmoniques et anharmoniques
- Mouvements autour d’un équilibre : relaxation, oscillation
- Oscillations de faible amplitude : l’approximation harmonique
- Oscillations de forte amplitude : le rôle des non-linéarités

Vibrations moléculaires
- Hypothèse harmonique, ordres de grandeur
- Modes de vibration moléculaires
- Un exemple : la molécule de CO₂
- Classification de la symétrie des modes de vibration.

Systèmes de grande dimension
- Systèmes fermés et ondes stationnaires
- Systèmes ouverts et propagation

Ondes
- Ondes tridimensionnelles usuelles dans un milieu non dispersif
- Puissance transportée et impédance
- Réflexion et transmission
- Phénomènes ondulatoires particuliers

Relaxations et phénomènes de transport
- Ondes suramorties.
- Processus incohérents

Oscillations forcées et ondes avec source
- Oscillations forcées de chaînes fermées
- Ondes avec source

Quelques applications

Ondes acoustiques
- Pression et flux acoustiques
- Ondes sonores dans un fluide
- Ondes sonores dans un solide
- Quelques instruments de musique

Acoustique technique
- L’oreille humaine
- Acoustique des salles
- Isolation phonique

Transferts thermiques
- Mécanismes de transfert thermique
- Quelques situations élémentaires
- Introduction à la thermique des bâtiments

Vagues
- Introduction
- Forme de vagues de faible amplitude
- Relation de dispersion
- Vagues de grande amplitude : les solitons

Propagation de la lumière dans un matériau diélectrique
- Ondes électromagnétiques dans la matière
- Propriétés optiques des diélectriques.

Etudiants en fin de licence (L3) et master (M1) de physique et de sciences de l'ingénieur. Elèves-ingénieurs.