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Qu’est-ce-qu’un signal périodique ?

Un signal est dit périodique lorsque celui-ci se reproduit identique à lui-même sur un intervalle de temps régulier. C’est par exemple le cas des battements du coeur ou le mouvement des planètes autour du Soleil.

Superprof

Qu’est-ce-que la période ?

La période est la plus petite durée pendant laquelle se reproduit le phénomène identique à lui-même.

C’est une grandeur qui se note T et qui peut s’exprimer en seconde, en heure ou en toute autre unité de temps.

Par exemple, la période de rotation terrestre est de 24 heures ou la période d’une battement de coeur est en moyenne d’une seconde.

Comment déterminer une période sur  un graphique ?

Il suffit de repérer le motif élémentaire. Il s’agit du motif qui se répète de manière régulière. On peut ensuite déterminer sa durée en tenant compte de l’échelle de représentation. Sur un graphique, l’échelle de temps se trouve toujours en abscisse. On lit donc la mesure sur cet axe.

Remarque : Pour augmenter la précision de la mesure, il est nécessaire de faire la moyenne sur le plus grand nombre possible de motifs.

On peut par exemple mesurer la période pour une tension sinusoïdale.

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Dans le cas d’une tension sinusoïdale, le motif élémentaire comporte une alternance positive et une alternance négative. En fait, une partie du signal est donc dans des valeurs de tension positive et la deuxième partie dans des valeurs de tension négative. C’est ce que l’on observe sur le schéma ci-dessus.

Ici, le premier motif (en rouge) est compris entre t = 0 s et t = 4 s donc la période T = 4s.

Qu’est-ce que la fréquence ?

Par définition, la fréquence (notée f) d’un phénomène périodique correspond au nombre de répétitions de ce dernier pendant une seconde.

Par conséquent, plus un phénomène possède une période courte, plus il peut se répéter pendant une seconde. Il a alors une fréquence plus élevée.

L’unité de la fréquence

L’unité légale de fréquence est le hertz de symbole Hz. Il est aussi possible d’utiliser les unités dérivées comme le millihertz, le centihertz, le  decihertz.

Quelques exemples de fréquences :

– Un microprocesseur d’ordinateur de bureau fonctionne à une fréquence de l’ordre du gigahertz (un gigahertz correspond à un milliard de hertz)

– Les battements de coeurs se font à une fréquence de l’ordre du hertz.

– En France, le courant électrique alternatif distribué par les prises de secteur a une fréquence de 50 Hz.

La relation entre la période et la fréquence

La période T et la fréquence  f  sont liée par le relation :  f =  1/T    

  • f en Hertz
  • T en seconde

La fréquence est donc simplement l’inverse de la période.

On peut également écrire cette relation sous la forme: T = 1/f

  • f en Hertz
  • T en seconde

Ainsi, selon que l’on souhaite calculer la fréquence ou la période on utilisera la première ou la seconde forme de cette relation

Exemples de calculs de fréquences et de périodes

Exemple 1 :  calcul d’une fréquence

Un courant alternatif sinusoïdal possède une période 50 ms.

Donnée: T = 50 ms

Pour calculer une fréquence on utilise la relation f =   1/T

Dans cette formule la période doit être exprimée en seconde, il ne faut donc pas oublier de convertir: T= 50 ms

50 : 1000 = 0,05

Donc T = 0,05 s

En remplaçant la période par sa valeur on obtient:

f  =     1/0,05

f = 20 Hz

Exemple 2 :  calcul d’une période

La membrane d’un haut-parleur vibre à 440 Hz

Donnée: f = 440 Hz

Pour calculer une période on utilise la relation:   T  =   1/f

La fréquence est exprimée dans l’unité  qui convient on peut donc remplacer :

T =      1/440

Donc T = 0,00227 s

soit T = 2,27 ms

Ou en notation scientifique T = 2,27 x 10-3 s

Tensions maximale et minimale

- La tension maximale Umax d’un signal périodique désigne la valeur la plus élevée prise par la tension u(t) au cours du temps. Elle correspond donc à l’écart entre la valeur maximale de tension et la valeur de référence.

- La tension minimale Umin d’un signal périodique désigne la valeur la plus faible prise par la tension u(t) au cours du temps. Elle correspond donc à l’écart entre la valeur minimale de tension et la valeur de référence.

Matériel de visualisation

 

oscilloscope, signal, périodique, période, fréquence, physique Oscilloscope

C’est avec un oscilloscope ou un système d’acquisition que l’on est capable de visualiser des signaux périodiques comme ceux observés dans les schémas précédents.

Vous êtes ou serez forcément amenés à manipuler un oscilloscope lors de travaux pratiques ; il est donc intéressant de savoir comment ceux-ci fonctionnent.

La nature du signal mesuré avec un oscilloscope est électrique. Les scientifiques l’utilisent généralement pour mesurer des tensions électriques.

On visualise le signal sur un tube cathodique.

On a donc un écran sur lequel on observe ce signal : en abscisse, le temps et en ordonnée la tension appliquée par l’utilisateur.

Fréquence d'un signal périodique : le saviez-vous ?

Le choix du hertz comme nom de l’unité de fréquence est un hommage à Heinrich Rudolf Hertz.

Ce physicien et ingénieur allemand a consacré la majeure partie de ses recherches aux ondes électromagnétiques. Il en a démontré l’existence et étudié la propagation.

Ses découvertes furent le point de départ de la télégraphie sans fil, de la radiophonie et de tous les phénomènes nécessitant l’émission et la réception d’ondes électromagnétiques. Sans lui, pas de téléphones portables, pas de wifi ! Ses études sont donc d’une importance considérable.

Par ailleurs les ondes radios sont aussi appelées les ondes hertziennes.

Portrait de Heinrich Rudolf Hertz Photo de Heinrich Rudolf Hertz

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Yann

Fondateur de Superprof et ingénieur, nous essayons de rendre disponible la plus grande base de savoir.
Passionné par la physique-chimie et passé par la filière scientifique au lycée, je partage mes cours (après les avoir mis à jour selon le programme de l’Éducation Nationale).

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25 Auteurs du commentaire
Thomas rolpingEndeng jean marieZainab el kihalKhalid Auteurs de commentaires récents
Keremian
Keremian
Invité
3 Mai.

C’est vraiment bien ce que vous faites. Merci pour tout les élèves qui peuvent accéder à ces informations bien synthétisés .
Longue vie au site.

salma
salma
Invité
14 Mai.

merci

PONGERARD
PONGERARD
Invité
24 Juil.

Bonsoir, j’ai besoin de comprendre les maths et l’électricité. Ce site est très bien pour les suppléments d’informations. Je vous encourage donc à continuer. Encore merci.

sylvain
sylvain
Invité
19 Sep.

Bonjour, bon article.
Merci pour votre éclairage sur cette thématique !

Gratalou
Gratalou
Invité
16 Oct.

Merci pour tout

Sarian
Sarian
Invité
11 Nov.

Génial ! Merci beaucoup pour tout le temps déployés à aider les élèves dans ce domaine. De plus les explications sont claires et très compréhensibles. Je reviendrai

El ayachi laila
El ayachi laila
Invité
6 Déc.

?

Kelyan
Kelyan
Invité
15 Jan.

Merci de m´avoir éclairer le chemin
longue vie au site.

mep
mep
Invité
15 Mar.

Génial, utile, compréhensible, accessible… bravo !

Théo Placard
Théo Placard
Invité
8 Avr.

Perfect

Théo Courant
Théo Courant
Invité
8 Avr.

J’adore ce site

Sopie fonfec
Sopie fonfec
Invité
26 Sep.

Très bon site

Massyl
Massyl
Invité
14 Oct.

En cours je n’avais rien compris à la leçon et maintenant en aprenant ce cours je suis sûre d’avoir au moins 17 au contrôle merci beaucoup

Hafid
Hafid
Invité
9 Juil.

Bonjour
Svp comment s appelle l instrument qui mesure les ondes sonores?
Y a t il des marques?
Comment s en procurer?
MERCI

Clément
Clément
Éditeur
9 Juil.

Bonjour Hafid,

Pour enregistrer des ondes sonores, il faut utiliser des micros. En ce qui concerne la marque tout dépend du type d’ondes que vous souhaitez enregistrer. S’il s’agit d’ondes sonores vocales, il faudra utiliser des micros spéciaux, s’il s’agit de vibrations comme des ondes sismiques, il s’agira d’autres appareils.
Pour vous les procurer, vous pouvez vous rendre dans des magasins spécialisés ou directement sur Internet.

Bonne journée,
Clément

Chris
Chris
Invité
24 Juil.

Bonjour,
On veut me vendre un appareil qui produit des ondes sonores de basses fréquences pour inverser la polarité de l’eau qui s’infiltre dans mes murs de maison.
Pensez-vous que c’est possible et comment cela peut il fonctionner ?
Merci

Thomas
Thomas
Éditeur
26 Sep.

Bonjour ! C’est possible effectivement ! L’électro-osmose dite passive consiste à inverser le sens de migration de l’eau en inversant la polarité naturelle sol-mur. On implante des électrodes en cuivre (+) dans les murs et on les relie à des prises de terre en fer (-), fichées dans le sol.

Lisa
Lisa
Invité
4 Nov.

Je vous remercie pour cet article, ça aide vraiment à comprendre

OUSSAMA
OUSSAMA
Invité
5 Nov.

vraiment un grand merci ce site est tres rentable ca me sauve toujours !!

justine
justine
Invité
6 Nov.

merci beaucoup !

Floriane Mantova
Floriane Mantova
Invité
20 Nov.

Le cours était très bien explique, il m’a permis de mieux comprendre celui donné par mon professeur, je vous en remercie !

Khalid
Khalid
Invité
15 Jan.

Question : existe-t-il une relation entre la longueur d’onde et l’intensité de champ magnétique ?

Thomas
Thomas
Éditeur
20 Jan.

Bonjour ! Effectivement, il y a un lien ! On vous explique tout dans cette leçon : https://www.superprof.fr/ressources/scolaire/physique-chimie/tout-niveau/dictionnaire/acoustique-son-lumiere.html

Bonne journée !

Zainab el kihal
Zainab el kihal
Invité
24 Jan.

Bonjour est ce possible de transformer des ondes sonores en ondes electromagnetiques

Thomas
Thomas
Éditeur
26 Jan.

Bonjour ! Non, en revanche, ile st possible de transformer le signal électrique en ondes électromagnétiques, mais aussi les ondes électromagnétiques en électricité.

Bonne journée !

Endeng jean marie
Endeng jean marie
Invité
6 Fév.

Très attrayant cette page bon bolo et merci beaucoup

rolping
rolping
Invité
27 Fév.

Bonjour, les fréquences sont-elles perceptibles à l’oreille humaine?

Thomas
Thomas
Éditeur
27 Fév.

Bonjour ! La gamme de fréquences des ultrasons se situe entre 16 000 et 10 000 000 Hertz, trop élevées pour être perçues par l’oreille humaine.

Bonne journée !