Propagation d'une onde circulaire dans une cuve à ondes rectangulaire

Difficile
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Énoncé

Une cuve à ondes rectangulaire a pour dimensions . Une pointe vibrante touche la surface de l'eau en un coin de la cuve, noté , de coordonnées , à l'instant . La célérité des ondes à la surface de l'eau dans cette cuve est .

Cuve à ondes rectangulaire avec une source placée dans un coinSchéma d'une cuve à ondes rectangulaire vue de dessus, dont les dimensions sont cotées. Une pointe vibrante S touche la surface de l'eau exactement dans le coin inférieur gauche, pris comme origine d'un repère dont les deux axes longent les bords de la cuve. Des quarts de rides circulaires partent de ce coin et se propagent dans la cuve. Le coin opposé, le plus éloigné de la source, est marqué : c'est lui que l'onde atteindra en dernier.Cuve rectangulaire, source dans un coinVue de dessus : l'onde part du coin et gagne toute la surfaceS (0 ; 0)coin opposé40 cm30 cmDonnéescuve 40 cm × 30 cmS dans le coin (0 ; 0)v = 25 cm·s⁻¹départ à t = 0
La source est dans un coin : le point atteint en dernier est le coin opposé, à une distance égale à la diagonale.

1. Calculer la distance séparant du coin opposé de la cuve , de coordonnées .

2. En déduire la date à laquelle l'onde atteint le point .

3. Un point est situé sur un bord de la cuve, à de le long de ce bord. Calculer la date à laquelle l'onde atteint .

4. Si l'on double le nombre d'ébranlements par seconde produits par la pointe vibrante, sans changer le milieu, les dates d'arrivée en et en sont-elles modifiées ? Justifier.

Indices

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1 Indice 1
Le coin opposé est à la distance de la diagonale : applique Pythagore aux deux dimensions de la cuve.
2 Indice 2
Chaque date d'arrivée vaut $\dfrac{d}{v}$. La fréquence des ébranlements ne change rien à la célérité, qui ne dépend que du milieu.

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La méthode — par où commencer

Le coin opposé est à la distance de la diagonale : applique Pythagore aux deux dimensions de la cuve.

Chaque date d'arrivée vaut . La fréquence des ébranlements ne change rien à la célérité, qui ne dépend que du milieu.

La rédaction complète, étape par étape, se trouve juste en dessous.

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