En bref Le son se propage dans l'air, l'eau ainsi que dans tous les milieux matériels avec une vitesse de propagation caractéristique de ce milieu. Pour les sons périodiques, on définit une grandeur caractéristique qui est la fréquence en hertz. Les domaines en fréquence délimitent les sons audibles, les infrasons ou les ultrasons.

IConditions de propagation d'un son

Le son est une vibration de la matière qui se propage de proche en proche.

Le son ne peut se propager que dans un milieu matériel : il ne se propage pas dans le vide.

IIVitesse de propagation d'un son

La durée Δt que met un son pour aller de sa source à un point situé à une distance d a pour expression :

Exemple : lorsqu'un orage se rapproche de nous, la durée qui sépare un éclair du coup de tonnerre associé diminue car la distance d qui nous sépare du point d'impact de la foudre diminue.

La formule précédente peut aussi être utilisée pour exprimer la vitesse de propagation du son : $v=\frac{d}{\text{Δ}t}$. Celle-ci dépend de la température de l'air :

La valeur communément choisie est v = 340 m/s.

IIILa fréquence d'un son

Un son est un phénomène périodique auquel est associée une grandeur appelée fréquence, exprimée en hertz (Hz). Cette fréquence représente le nombre de périodes temporelles dans une seconde.

Les sons audibles par l'être humain se trouvent dans une gamme de fréquences bien définie (entre 20 et 20 000 Hz).

Méthode

Calculer la durée de propagation d'un son

Lors d'un meeting aérien, un avion à réaction et un avion à hélice survolent le terrain d'aviation où se trouvent les spectateurs.

La vitesse de l'avion à réaction est égale à 800 km/h et celle de l'avion à hélice est égale à 83 m/s. On donne les distances des avions aux spectateurs sur le schéma suivant.

Calculer la durée que met le son pour parvenir jusqu'aux spectateurs depuis chacun des avions. On donne v_son = 340 m/s.

Conseils

Dans la relation $\text{Δ}t=\frac{d}{v}$, la vitesse qui apparaît dans le calcul est celle du son.

Pense à convertir la distance dans la même unité de longueur que celle apparaissant dans l'unité de la vitesse.

Solution

Pour l'avion à réaction

On convertit la distance en mètres : 2,5 km = 2,5 × 10³ m ;

on calcule la durée : $\text{Δ}t=\frac{d}{v}=\frac{\mathrm{2,5}\times {10}^3}{340}=\text{7,4}\text{s}$.

Pour l'avion à hélice

On calcule la durée : $\text{Δ}t=\frac{d}{v}=\frac{300}{340}=\text{0,88}\text{s}$.