Sujet 1, Amérique du Nord, juin 2013

Exercice 3. Surfer sur la vague
La houle est un train de vagues régulier généré par un vent soufflant sur une grande étendue de mer sans obstacle, le fetch. En arrivant près du rivage, sous certaines conditions, la houle déferle au grand bonheur des surfeurs !
Les documents utiles à la résolution sont rassemblés à la fin de l’exercice.
Donnée : intensité de la pesanteur : g = 9, 8 m.s−2 .

I.

La houle, onde mécanique progressive

1.1 Pourquoi peut-on dire que la houle est une onde mécanique progressive ?
1.2 II est possible de simuler la houle au laboratoire de physique avec une cuve à ondes en utilisant une lame vibrante qui crée à la surface de l’eau une onde progressive sinusoïdale de fréquence f = 23 Hz. On réalise une photographie du phénomène observé (document 1).
Déterminer, en expliquant la méthode utilisée, la vitesse de propagation v de l’onde sinusoïdale générée par le vibreur.
1.3 Au large de la pointe bretonne, à une profondeur de 3000 m, la houle s’est formée avec une longueur d’onde de 60 m.
En utilisant le document 2, calculer la vitesse de propagation v1 de cette houle. En déduire sa période T.
1.4 Arrivée de la houle dans une baie.
1.4.1 Sur la photographie aérienne du document 3, quel phénomène peut-on observer ? Quelle est la condition nécessaire à son apparition ?
1.4.2 Citer un autre type d’onde pour laquelle on peut observer le même phénomène.

II.

Surfer sur la vague

La houle atteint une côte sablonneuse et rentre dans la catégorie des ondes longues.
2.1 Calculer la nouvelle vitesse de propagation v2 de la houle lorsque la profondeur est égale à 4,0 m, ainsi que sa nouvelle longueur d’onde λ2 . Les résultats obtenus sont-ils conformes aux informations données dans le document 4 ?
2.2 Pour la pratique du surf, la configuration optimale est :
- à marée montante c’est-à-dire entre le moment de basse mer et celui de pleine mer ;
- avec une direction du vent sud-ouest.