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Interférence de deux ondes circulaires ou sphériques – Plan de cours

Eleni Kyriaki enseigne les sciences et l’informatique en Belgique. Dans l’article ci-dessous, elle partage avec vous un plan de cours intitulé : “Interférence de deux ondes circulaires ou sphériques”, destiné à être une source d’information et d’inspiration utile pour un groupe cible d’élèves du secondaire (âgés de 16 à 17 ans).

Titre du cours : Interférence de deux ondes circulaires ou sphériques

Sujet du programme de cours : Physique

Age des étudiants : 16-17 (étudiants de l’enseignement secondaire)

Formation requise :
Oscillation – Amplitude de l’oscillation – Période - Fréquence
Onde – Longueur d’onde
Principe de superposition
Ajout d’impulsion [3]

Expériences historiques connexes
Expérience d’interférence

Objectifs
Les étudiants pourront :

• Appliquer le principe de superposition en matière d’ondes
• Travailler sur le modèle dérivé de l’expérience afin de trouver les points d’interférences constructive et destructive du matériau élastique
• Travailler avec l’ensemble d’équations et trouver le modèle identique (exploration par l’utilisation des simulations)
• Faire des expériences concrètes ou sur Internet avec de l’eau, des ondes sonores et des ondes llumineuses.

Approche didactique
Le phénomène d’interférence de deux ondes circulaires ou sphériques est assez complexe. Il faut montrer des images statiques, faire des simulations et réaliser des expériences concrètes ou sur Internet afin de fournir une image précise du phénomène à vos étudiants.
Les étudiants doivent se rendre compte que pour expliquer des modèles complexes, il faut travailler point par point sur le matériau élastique. Afin de tirer des conclusions correctes, il convient d’être précis, inventif et d’avoir de bonnes connaissances mathématiques.

Plan de cours

1e leçon

• Etape 1 (10 min)
  
  - Essayez de commencer votre cours en réalisant une expérience concrète.
  - Si vous n’en avez pas la possibilité, utilisez une image statique ou faites une première démonstration du programme de simulation (expérience virtuelle).
  
  
• Etape 2 (20 min)
  
  - Représentez sur le tableau noir le produit de l’interférence de deux ondes circulaires ou sphériques de même longueur d’onde dérivées par deux sources oscillant avec la même amplitude et la même phase.
  - Vous pouvez opter pour un dessin facile en multipliant la distance des sources pour qu’elle soit quatre fois plus grande que celle de la longueur d’onde.
  - Le fait d’examiner le résultat en 4-5 points sur le “matériau élastique” suffit ; les étudiants doivent réaliser que la différence des distances des sources est liée au résultat constructif et destructif à chaque point.
  
  
• Etape 3 (10 min)
  
  -Offrez à vos étudiants la possibilité de travailler en petits groupes avec le programme de simulation.
  - Des feuilles de travail les encourageant à essayer différentes valeurs de distance de sources et de longueurs d’onde les aidera à observer et à explorer.
  
  
• Etape 4 (5 min)
  
  - Conclusions
  

2e leçon

Schéma 1 : L’interférence des ondes selon le module de Walter Fendt

• Etape 1 (5 min)
  
  - Refaites la démonstration de la simulation
  - Discutez les conclusions de la leçon précédente
  
  
• Etape 2 (15 min)
  
  - Présentez la théorie expliquant le phénomène et l’ensemble des équations.
  
  
• Etape 3 (5 min)
  
  - Faites la démonstration du programme de simulation : soulignez le fait que la simulation se base sur les équations.
  
  
• Etape 4 (15 min)
  
  - Exercices
  
  
• Etape 5 (5 min)
  
  -Conclusions
  

Ressources
[1]  Dvd Xplora-Knoppix distribué par le biais du répertoire Xplora
[2]  Les modules Java de Walter Fendt
[3]  Ajout d’impulsion 

Contact
Eleni Kyriaki