Son (physique)

Page d'aide sur l'homonymie Pour les articles homonymes, voir Son.
Propagation d'ondes sphériques de pression dans un fluide.

Le son est une vibration mécanique d'un fluide, qui se propage sous forme d' ondes longitudinales grâce à la déformation élastique de ce fluide. Les êtres humains, comme beaucoup d' animaux, ressentent cette vibration grâce au sens de l' ouïe.

L' acoustique est la science qui étudie les sons ; la psychoacoustique étudie la manière dont les organes du corps humain ressentent et l' être humain perçoit et interprète les sons.

Propagation du son

Article détaillé : Vitesse du son.

Dans un milieu fluide compressible une variation de pression se propage sous forme d'une onde. L' air, dans lequel vivent les humains, est un tel milieu, dont les variations de la pression constituent le son. L' amplitude de la variation de pression est faible par rapport à la pression statique ( pression atmosphérique) ; pour qu'elle soit perceptible, il faut qu'elle soit suffisamment rapide et répétée.

On appelle source sonore un objet vibrant, comme un instrument de musique ou un haut-parleur, à l'origine d'une vibration de l'air. La pertubation se propage, mais les particules d'air oscillent seulement de quelques micromètres autour d'une position stable, de la même façon que lorsqu'on jette une pierre dans l'eau, les vagues se déplacent en s'éloignant du point de chute, mais l'eau reste au même endroit, elle ne fait que se déplacer verticalement et non suivre les vagues (un bouchon placé sur l'eau reste à la même position sans se déplacer). Dans les fluides, l'onde sonore est longitudinale, c'est-à-dire que les particules vibrent parallèlement à la direction de déplacement de l'onde.

Les solides, en vibrant, peuvent transmettre un son. La vibration s'y propage, comme dans les fluides, avec une faible oscillation des atomes autour de leur position d'équilibre, résultant en une contrainte du matériau, équivalent à la pression dans un fluide, mais plus difficile à mesurer. La rigidité du matériau permet la transmission d'ondes de contraintes transversales.

De même, quoique dans une moindre mesure, la viscosité d'un fluide peut modifier, particulièrement dans des conditions extrêmes, les équations de propagation calculées pour un gaz parfait.

La vitesse de propagation ou célérité [n 1] du son dépend de la nature, de la température et de la pression du milieu. La relation :

est la masse volumique du gaz et sa compressibilité isentropique.

donne la vitesse de propagation du son dans un gaz parfait. On voit que cette vitesse du son diminue :

  • lorsque la densité du gaz augmente (effet d' inertie) ;
  • lorsque sa compressibilité (son aptitude à changer de volume sous l'effet de la pression) augmente.

Dans l'air, la vitesse du son en mètres par seconde est d'environ 330 + 0,6 tt est la température en degrés Celsius. Une meilleure approximation s'obtient avec 20 √ TT est la température en kelvins [1].

Dans l' eau, la vitesse du son est d'environ 1 500 m/s [n 2]. Dans d'autres milieux, les vibrations peuvent se propager encore plus rapidement. Ainsi dans l'acier, les vibrations se propagent de 5600 à 5 900 m/s. Le son ne se propage pas dans le vide, faute de matière dont la vibration pourrait se propager en ondes sonores ( isolation phonique).

Propagation dans l'atmosphère

Les conditions atmosphériques et météorologiques influent sur la propagation acoustique locale et à grande distance [2], [3].

Quand il s'agit de l'atmosphère, il convient, pour prévoir la propagation du son, de connaître en plus la structure thermique et l'hygrométrie de la masse d'air traversée ainsi que la direction du vent car :

  • le son se propage moins bien à l'horizontale que sous des angles montants à cause du changement de densité. (Cette propriété est prise en compte dans la conception des théâtres en plein air depuis l'Antiquité)
  • l' atténuation est nettement moins forte sous le vent (tant que son régime au sol n'est pas trop turbulent). Le gradient de vent couche l'onde sonore en la rabattant vers le sol (la vitesse du vent augmente avec la hauteur par rapport au sol), à l'inverse, l'onde voyageant contre le vent s'entend beaucoup moins (au sol) car le même gradient la dévie vers le ciel.
  • le son peut être littéralement porté par une inversion basse du gradient de température. Par exemple, à la suite du refroidissement nocturne, il est possible d'entendre un train à 5 km d'une voie ferrée sous le vent malgré les obstacles. Le son est alors contraint de se propager sous l'inversion en effet guide d'onde.
Exemple du calcul de la distance d'un éclair :

On peut arrondir la vitesse du son à un kilomètre toutes les trois secondes afin de calculer assez facilement, bien qu'approximativement, la distance qui sépare l'observateur d'un éclair pendant un orage. En effet, les éclairs sont suffisamment proches pour qu'on puisse considérer en percevoir la lumière instantanément. Chaque période de trois secondes qu'il faut ensuite attendre pour entendre le tonnerre représente donc à peu près un kilomètre. Ainsi, pour une attente de 8 secondes, la distance qui sépare l'observateur de l'éclair est de 8 × 340 = 2 720 m ; ou, plus simplement 2 kilomètres deux tiers.

Étant donné la méthode d'estimation, plus de précision est illusoire. Même sans tenir compte du temps de réaction humaine (si on comptait, par exemple, le temps écoulé sur un enregistrement vidéo), il est improbable que dans une atmosphère perturbée par des vents violents et des différences de température et d'humidité considérables l'onde sonore se déplace toujours en ligne droite et à la même vitesse [4].

Other Languages
Afrikaans: Klank
Alemannisch: Schall
አማርኛ: ድምጽ
aragonés: Sonito
Ænglisc: Swēg
العربية: صوت
ܐܪܡܝܐ: ܩܠܐ (ܨܘܬܐ)
مصرى: صوت
অসমীয়া: শব্দ
asturianu: Soníu
azərbaycanca: Səs
башҡортса: Тауыш
Boarisch: Schoi
беларуская: Гук
беларуская (тарашкевіца)‎: Гук
български: Звук
বাংলা: শব্দ
བོད་ཡིག: སྒྲ་
bosanski: Zvuk
буряад: Абяан
català: So
کوردی: دەنگ
čeština: Zvuk
Cymraeg: Sain (ffiseg)
dansk: Lyd
Deutsch: Schall
Zazaki: Veng
Ελληνικά: Ήχος
English: Sound
Esperanto: Sono
español: Sonido
eesti: Heli
euskara: Soinu
فارسی: صدا
suomi: Ääni
Võro: Helü
Nordfriisk: Gelüüt
Gaeilge: Fuaim
贛語: 聲氣
galego: Son
गोंयची कोंकणी / Gõychi Konknni: Avaz
客家語/Hak-kâ-ngî: Sâng-yîm
עברית: קול
हिन्दी: ध्वनि
hrvatski: Zvuk
Kreyòl ayisyen: Onn sonò
magyar: Hang
Հայերեն: Ձայն
interlingua: Sono
Bahasa Indonesia: Bunyi
Ilokano: Uni
Ido: Sono
íslenska: Hljóð
italiano: Suono
日本語:
Patois: Song
la .lojban.: sance
Basa Jawa: Swara
ქართული: ბგერა
қазақша: Дыбыс
ಕನ್ನಡ: ಶಬ್ದ
한국어: 소리
Kurdî: Deng
Limburgs: Geluid
lietuvių: Garsas
latviešu: Skaņa
Malagasy: Feo
македонски: Звук
മലയാളം: ശബ്ദം
монгол: Дуу
Bahasa Melayu: Bunyi
Mirandés: Sonido
မြန်မာဘာသာ: အသံ
नेपाली: ध्वनि
नेपाल भाषा: सः
Nederlands: Geluid
norsk nynorsk: Lyd
norsk: Lyd
occitan: Son
ਪੰਜਾਬੀ: ਧੁਨੀ
polski: Dźwięk
Piemontèis: Son
پنجابی: آواز
پښتو: غږ
português: Som
Runa Simi: Ruqyay
română: Sunet
русский: Звук
русиньскый: Звук
संस्कृतम्: शब्दः
саха тыла: Дорҕоон
Scots: Soond
سنڌي: آواز
srpskohrvatski / српскохрватски: Zvuk
සිංහල: ශබ්දය
Simple English: Sound
slovenčina: Zvuk
slovenščina: Zvok
српски / srpski: Звук
Basa Sunda: Sora
svenska: Ljud
Kiswahili: Sauti
தமிழ்: ஒலி
తెలుగు: ధ్వని
ไทย: เสียง
Tagalog: Tunog
Türkçe: Ses
Xitsonga: Mpfumawulo
тыва дыл: Үн (Физика)
українська: Звук
اردو: آواز
oʻzbekcha/ўзбекча: Tovush
vèneto: Són
Tiếng Việt: Âm thanh
Winaray: Tingog
ייִדיש: קלאנג
Zeêuws: Geluud
中文: 声音
Bân-lâm-gú: Siaⁿ-im
粵語: