Description :

Cette fenêtre est celle qui renferme le plus d'information. C'est du fait de cette quantité d'informations qu'on préférera utiliser ici le terme de "fenêtre", réservant celui de "représentation microscopique" à ce qui est représenté dans la bande plus claire. On montre une application animée du modèle microscopique proposé. Dans une progression en classe, elle doit être a priori utilisée après les autres représentations, une fois qu'un travail sur perception et vibration a été effectué.

On peut distinguer dans cette fenêtre des objets graphiques de natures différentes :

Objets simulés

• "tuyau sonore" : c'est la zone claire comprise entre deux traits fins horizontaux. Cette zone est volontairement sans extrémité (tuyau infini) pour éviter la prise en compte de phénomène de résonance (pas d'ondes stationnaires).
• surface vibrante simulée par un trait noir : ce trait a rigoureusement le même mouvement que le trait de la représentation "vibration".
• particules simulées par des petits cercles noirs en mouvement. On insiste ici sur le choix du terme "particules". Ces disques noirs ne sont en effet en aucun cas les représentants des molécules du gaz . Ils correspondent davantage à la notion de particules fluides utilisée en mécanique des fluides (portion de fluide petite à l'échelle macroscopique et grande à l'échelle microscopique). On pourra donc parler de petits constituants du milieu ou de groupe de molécules.

Boutons de contrôle de l'interface et outils d'observation

• les boutons "marche", "pause" et "image par image" (voir ci-dessous)
• le bouton permettant de visualiser des particules spécifiques (voir ci-dessous)
• les boutons permettant de choisir la phase du milieu.

On peut observer la modélisation de la propagation dans un gaz ou dans un solide en cliquant sur l'un des deux boutons "gaz" ou "solide". Dans l'état actuel du développement, l'amplitude est conservée quand on passe d'un milieu à l'autre, mais pas la fréquence (problème en cours de résolution). ATTENTION, il n'y a pas conservation de l'échelle quand on passe d'un milieu à l'autre. Ce n'est pas le même milieu qui change de phase mais le but est seulement de donner une représentation de l'ordre qui règne dans un solide, en comparaison du désordre et de l'agitation d'un gaz.

• Vitesse.

Un clic sur le bouton vitesse fait apparaître la vitesse de propagation de la perturbation. Elle est exprimée en cm.s-1 afin d'assurer la cohérence avec l'unité de distance choisi dans tout le programme. On peut éventuellement vérifier sa valeur à l'aide du chronomètre et de la règle graduée représentée. La simulation utilisée est compatible avec l'indépendance entre vitesse et amplitude, ainsi qu'entre vitesse et fréquence.

• Longueur d'onde.

Un clic sur le bouton "longueur d'onde" fait apparaître la valeur de la longueur d'onde en cours. La valeur évolue dynamiquement au fur et à mesure des modifications de fréquence. La règle située sous le tuyau sonore permet de contrôler approximativement cette valeur, en particulier en faisant un arrêt sur image. Pour des fréquences trop faibles, la longueur d'onde dépasse largement les dimensions du tuyau sonore.

• Oscilloscope.

Actions possibles :

Contrôle de l'animation

	Comme pour la représentation "vibration", effectue un arrêt sur image. Se transforme en une fois cliqué.	Ces boutons sont complètement liés à ceux, identiques, de la représentation "vibration". Une action sur l'un a un effet dans les deux fenêtres.
	Permet de jouer à nouveau l'animation. Se transforme en une fois cliqué.
	Permet de jouer l'animation image par image. Pour désactiver cette fonction, il suffit de cliquer sur .

 

Observation de particules particulières

 

L'un des avantages important de cette animation est de pouvoir voir à la fois le déplacement d'une perturbation dans le "tuyau sonore" et le mouvement des particules prises individuellement. On peut ainsi voir que c'est la somme des mouvements particuliers qui permet d'avoir un mouvement d'ensemble bien différent : les particules vibrent autour d'une position moyenne avec des propriétés vibratoires fidèles à celles de la source alors que les zones de grande et faible densité se propagent de proche en proche. Cependant, il n'est pas forcément évident de suivre à l'oeil nu le mouvement d'une particule en particulier. On pourrait dans un premier temps avoir l'impression qu'elles vont de gauche à droite.

C'est pour cette raison que l'on peut cliquer sur certaines particules pour les colorier en rouge et ainsi faciliter l'observation de leur mouvement. Ceci ne désactive pas les fonctions de contrôle de l'animation, ni celle de l'oscillo.

Il faut d'abord cliquer sur le bouton "pour voir une particule particulière" puis cliquer dans le tuyau sonore (le curseur devient une croix) sur la zone où l'on souhaite colorier une particule (cette particule sera toujours située dans la zone haute du tuyau, quasiment toujours sur la même ligne). On peut cliquer sur plusieurs zones et ainsi colorier un grand nombre de particules. Pour remettre toutes les particules en noir, il suffit de désactiver la fonction en cliquant sur le même bouton intitulé maintenant "pour mettre toute les particules en noir".

 

 

 

Changement de phase

Par clic sur "solide" ou "gaz" (voir les commentaires).

 

Vitesse et longueur d'onde

Par clic sur les boutons correspondant on visualiser ou cacher les valeurs (voir les commentaires).

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