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SON ET LUMIERE / Comment un son se propage-t-il ?

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Propagation d’un son

Tout son prend naissance dans une vibration de la matière, qui, pour se propager, nécessite un milieu constitué de matière. Ce milieu peut être solide, liquide ou gazeux. 

La distance que le son parcourt pendant une seconde, appelée vitesse ou célérité du son, notée $v$, dépend du milieu matériel dans lequel le son se propage. Par exemple, la vitesse du son vaut :

  • $\rm 5~000~m/s$ dans l’acier ;
  • $\rm 1~500~m/s$ dans l’eau ;
  • $\rm 340~m/s$ dans l’air.

On remarque que la vitesse du son est plus élevée dans les solides que dans les liquides et les gaz.

Grandeurs caractéristiques d’un son

1) Période

Puisque le son a pour origine une vibration, on peut mesurer la durée nécessaire prise par une vibration pour se répéter identique à elle-même. Cette durée est appelée période, notée $\rm T$, exprimée en seconde $\rm (s)$ :

  • Elle peut être déterminée à l’aide d’un oscilloscope, ou d’un logiciel d’acquisition de données informatiques ;
  • Elle peut être calculée à partir de la fréquence $f$ d’un son, en Hertz $\rm (Hz)$, lorsque celle-ci est connue, à l’aide de la relation : $\mathrm T = \displaystyle \frac{1}{f}$.

2) Longueur d’onde

Dans l’espace, l’ondulation sonore se répète identique à elle-même, à l’image de vaguelettes régulières à la surface d’un lac. La distance qui sépare deux ondulations successives est appelée longueur d’onde, notée $\lambda$, exprimée en mètre $\rm (m)$ :

  • Elle peut être déterminée, elle aussi, à l’aide d’un oscilloscope, ou d’un logiciel d’acquisition de données informatiques ;
  • Elle peut être calculée à partir de la période $\rm T$ et de la vitesse $v$ de propagation du son à l’aide de la relation : $\lambda = v \times \rm T$

Pour une onde sonore, on observe donc une double périodicité : celle liée au temps, caractérisée par la période $\rm T$ et celle liée à l’espace, caractérisée par la longueur d’onde $\lambda$.

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