Pourquoi le son se déplace-t-il plus vite dans les solides ?
Si le son se déplace à une vitesse beaucoup plus rapide dans l’eau que dans l’air, la distance parcourue par les ondes sonores dépend principalement de la température et de la pression de l’océan. Alors que la pression continue d’augmenter avec la profondeur de l’océan, la température de l’océan ne diminue que jusqu’à un certain point, après quoi elle reste relativement stable. Ces facteurs ont un effet curieux sur la façon dont les ondes sonores voyagent (et sur leur distance).
Imaginez qu’une baleine nage dans l’océan et appelle son groupe. La baleine produit des ondes sonores qui se déplacent comme des ondulations dans l’eau. Lorsque les ondes sonores de la baleine se déplacent dans l’eau, leur vitesse diminue avec l’augmentation de la profondeur (en raison de la baisse de la température), ce qui entraîne une réfraction des ondes sonores vers le bas. Lorsque les ondes sonores atteignent le fond de ce que l’on appelle la couche thermocline, la vitesse du son atteint son minimum. La thermocline est une région caractérisée par un changement rapide de la température et de la pression qui se produit à différentes profondeurs dans le monde. Sous la “couche” de la thermocline, la température reste constante, mais la pression continue d’augmenter. La vitesse du son augmente donc et les ondes sonores se réfractent vers le haut.
Le son se propage plus rapidement dans le vide
Les ondes sonores se propagent comme des ondes mécaniques à travers un milieu en faisant vibrer les molécules de ce milieu. Lorsqu’une molécule vibre, elle entre en collision avec ses voisines, transférant de l’énergie et les faisant vibrer à leur tour. Le processus se poursuit et permet au son de se propager dans le milieu.
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Le son se propage plus rapidement dans l’air
Le son se déplace à des vitesses différentes selon le milieu dans lequel il se déplace. Parmi les trois milieux (gaz, liquide et solide), les ondes sonores se déplacent le plus lentement dans les gaz, le plus rapidement dans les liquides et le plus vite dans les solides. La température affecte également la vitesse du son.
La vitesse du son dépend des propriétés du milieu qu’il traverse. Lorsque nous examinons les propriétés d’un gaz, nous constatons que les condensations et les raréfactions d’une onde sonore ne peuvent se déplacer que lorsque les molécules entrent en collision les unes avec les autres. Il est donc logique que la vitesse du son ait le même ordre de grandeur que la vitesse moyenne des molécules entre les collisions. Dans un gaz, il est particulièrement important de connaître la température. En effet, à basse température, les molécules entrent plus souvent en collision, ce qui donne à l’onde sonore plus de chances de se déplacer rapidement. Au point de congélation (0º Celcius), le son se déplace dans l’air à 331 mètres par seconde (environ 740 mph). Mais à 20ºC, température ambiante, le son se déplace à 343 mètres par seconde (767 mph).
A quelle température de l’air le son se propage-t-il plus vite
Mesures du sonCharactéristiquesSymboles Pression sonore p, SPL,LPA Vitesse des particules v, SVL Déplacement des particules δ Intensité sonore I, SIL Puissance sonore P, SWL, LWA Énergie sonore W Densité d’énergie sonore w Exposition sonore E, SEL Impédance acoustique Z Fréquence sonore AF Perte de transmission TL
La vitesse du son est la distance parcourue par unité de temps par une onde sonore lorsqu’elle se propage dans un milieu élastique. À 20 °C (68 °F), la vitesse du son dans l’air est d’environ 343 mètres par seconde (1 125 pieds/s ; 1 235 km/h ; 767 mph ; 667 kn), soit un kilomètre en 2,9 s ou un mile en 4,7 s. Elle dépend fortement de la température ainsi que du milieu dans lequel l’onde sonore se propage. À 0 °C (32 °F), la vitesse du son est d’environ 331 m/s (1 086 ft/s ; 1 192 km/h ; 740 mph ; 643 kn)[1].
Dans le langage courant, la vitesse du son fait référence à la vitesse des ondes sonores dans l’air. Cependant, la vitesse du son varie d’une substance à l’autre : en général, le son se déplace plus lentement dans les gaz, plus rapidement dans les liquides et plus vite dans les solides. Par exemple, alors que le son se déplace à 343 m/s dans l’air, il se déplace à 1 481 m/s dans l’eau (presque 4,3 fois plus vite) et à 5 120 m/s dans le fer (presque 15 fois plus vite). Dans un matériau exceptionnellement rigide comme le diamant, le son se propage à 12 000 mètres par seconde (39 000 pieds/s)[2], soit environ 35 fois sa vitesse dans l’air et à peu près la plus rapide qu’il puisse atteindre dans des conditions normales.