Vitesse de propagation et célérité

 

 

D'après nos expériences, le son se propage à 344 m/s dans l'air, 1450m/s dans l'eau et 1513 m/s dans l'eau salée.

Ces valeurs sont relativement proches des célérités universellement reconnues, et les légers écarts s'expliquent par les imprécisions de mesure. Généralisons.

 

Tout d’abord, il est fondamental de savoir que, pour se propager, les ondes sonores (ou plutôt les vibrations produites par la source sonore) ont besoin d’un support matériel. Ce support matériel peut être solide, liquide ou gazeux, le son se propage donc dans l’acier, l’eau et l’air par exemple, mais doit exister, ce qui explique l'impossibilité de la propagation d’une onde sonore et du son dans le vide. *

Bien que ce soit la propagation du son dans l’eau qui nous intéresse ici, il convient d’aborder la propagation du son dans un solide notamment par souci de comparaison.

Dans un solide, on peut représenter le mécanisme de propagation d’une onde par une « chaîne d’atomes oscillants, liés par des ressorts qui transmettent les oscillations de chaque atome à ses proches voisins » (D’après “Les ultrasons”, de André Zarembowitch, édition puf).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                            

                                                  

 

 

                                                   Figure 2 : Schématisation du système de ressors décrit ci-dessus

                                                   Avec des ressorts de raideur k, des atomes ponctuels de masse m

                                   http://olivier.granier.free.fr/Seq17/co/rappels-de-cours-ondes_meca-son-solide.html 

 

 

 

La raideur des ressorts, c’est à dire la force des liaisons inter-atomes, est grande dans un solide. Plus la raideur des ressorts est forte, plus la célérité (vitesse de transmission; vitesse de la propagation de l’onde) est grande. Dans les diamants par exemple, où la force des liaisons interatomique est extrêmement forte, la célérité atteint 16 000 m/s, là où elle se situe entre 3000 et 6000 m/s généralement.

Dans les liquides, la transmission « par ressort » n’est pas valable ; c’est une transmission par chocs successifs qui opère, bien que cela réduise la célérité du son. Ainsi, dans l’eau et à température ambiante, la célérité du son est d’environ 1500 m/s (à titre de comparaison, dans l’air à 20°C, la célérité du son est de 340m/s). Nous avions déjà trouvés des valeurs similaires aucours de notre expérience.