1. Définition
Une onde sonore correspond à la propagation d’une faible surpression produisant sur son passage la vibration des molécules autour de leur position d’équilibre.
Les ondes sonores sont des ondes mécaniques longitudinales qui ne se propagent pas dans le vide.
2. Hypothèses de travail
Pour étudier la propagation d’ondes sonores, on suppose que :
- Les phénomènes dissipatifs sont négligeables (on néglige donc la viscosité et la conduction thermique du fluide dans lequel les ondes sonores se propagent).
- Les effets de la pesanteur sont négligeables devant les effets de pression.
- Approximation acoustique : cette approximation consiste à supposer qu’une onde sonore engendre des variations de pression, de masse volumique et de vitesse très faibles devant leur valeur au repos. Ces trois variations ainsi que leurs dérivées spatiales et temporelles sont donc considérées comme des infiniment petits du premier ordre. On notera donc :
$p=P_0+\delta p$, $\rho = \rho_0+\rho_1$ et $v=v_1$.
Avec $X_0$ les grandeurs au repos et $X_1$ les perturbations du premier ordre.
3. Célérité du son
En notant $c$ la vitesse du son, on a :
$c=\sqrt{\left(\frac{∂ p}{∂ \rho}\right)_{P_0}}$
Dans le cas de la propagation du son dans un gaz parfait, on a d’autres expressions de la célérité :
$c=\sqrt{\gamma\frac{P_0}{\rho_0}}=\sqrt{\gamma\frac{RT}{M}}=\sqrt{\gamma\frac{kT}{m}}$
Avec $\gamma$ le coefficient de Laplace
$R$ la constante des gaz parfaits
$M$ la masse molaire du gaz
$k$ la constante de Boltzmann
$T$ la température du gaz
$m$ la masse d’une particule de gaz
