Ronds dans l'eau : pourquoi les ondes rétrécissent en s'étalant

Un jeu éducatif de simulation. Prédis la hauteur d'une onde plus loin du caillou, comment son énergie se partage le long du cercle, où elle tombe à 1 cm et ce que font un plus gros caillou ou une onde droite, puis regarde le cercle traverser la mare.

AmplitudeÉnergie d'une onde

RONDS DANS L'EAU

Quatre fois plus loin

Prêt
Active JavaScript pour lancer des cailloux dans la mare. Les consignes et l'exemple résolu restent lisibles.
OndeFlotteursTa prédictionPetit caillou et repères
OndesA ∝ 1 ÷ √r

Temps

0.00 s

t

Distance au caillou

— m

r = v·t

Hauteur de l'onde

— cm

A

Longueur du front d'onde

— m

2π·r

Vitesse de l'onde

— m/s

v

Prédis avant de démarrer

Tape ta prédiction pour tout préparer. Démarrer reste désactivé tant qu'il n'y a pas de réponse.

Prédis la hauteur de l'onde.

Score de mission—

Chaque réponse doit être juste à 2 % près : chacune rapporte 100 points. Réussir au premier essai ajoute 50. Un essai compte dès qu'il commence.

✓ Bonne réponse① Du premier coup

Comment jouer à Ronds dans l'eau

  1. Choisis un essai et lis sur la carte les hauteurs et les distances.
  2. Souviens-toi que l'énergie du cercle se partage sur sa longueur, 2π·r, et que l'énergie croît comme le carré de la hauteur.
  3. Tape ta prédiction et appuie sur Démarrer. Le cercle traverse la mare en temps réel.
  4. Compare les repères orange avec les flotteurs de la vue de côté et avec la courbe de droite.

Pourquoi les vaguelettes rapetissent

L'amplitude d'une onde, c'est de combien la surface monte au-dessus de son niveau de repos. Elle indique l'énergie que porte l'onde : l'énergie croît comme le carré de l'amplitude, donc une onde deux fois plus haute porte 4 fois plus d'énergie. Quand un caillou tombe dans une mare, il donne à l'eau une quantité fixe d'énergie, que l'onde emporte vers l'extérieur sur un cercle. Quand le cercle grandit, la même énergie se partage sur une circonférence de plus en plus longue, 2π·r, donc chaque mètre du cercle en reçoit moins : l'énergie par mètre baisse comme 1 ÷ r et la hauteur comme 1 ÷ √r. Quatre fois plus loin, l'onde est deux fois moins haute. Le son et la lumière s'étalent dans toutes les directions, sur une sphère, donc leur intensité baisse plus vite, comme 1 ÷ r². Une onde qui ne s'étale pas, comme l'onde droite d'une longue planche ou une onde sur une corde, garde sa hauteur. Les vraies vaguelettes perdent aussi un peu d'énergie par frottement, donc elles rapetissent un peu plus vite.

Un modèle d'apprentissage ciblé

L'eau est idéale : rien ne se perd par frottement et le cercle avance à 1 m/s constant (les vraies vaguelettes sont plus lentes et se séparent en plusieurs cercles). L'onde est une crête régulière d'environ 40 cm de large dont la hauteur suit exactement A = A₁·√(r₁ ÷ r) ; une onde droite garde sa hauteur. Dans la vue de côté, les hauteurs sont dessinées bien plus grandes que les longueurs. Une réponse à 2 % près est juste.

Changer de langue conserve ton essai, ta prédiction, tes tentatives et le déroulement.