Les ondes sonores et leurs effets sur la matière et les êtres vivants
Travail Personel Encadré
1S
La célérité du son
θ en °C c en m·s−1
- 10 325,4
- 5 328,5
0 331,5
+ 5 334,5
+ 10 337,5
+ 15 340,5
+ 20 343,4
+ 25 346,3
+ 30 349,2
La vitesse de propagation, appelé célérité et noté c ou V, dépend du milieu dans lequel elle se propage. Deux milieux peuvent ainsi avoir des densités et élasticités totalement différentes ce qui influence la fréquence de l’onde et ainsi aussi sa célérité. Plus un milieu est dense et moins il est élastique, ainsi ses atomes et molécules seront très proches ce qui réduira le temps de latence entre les phases de compression et de détente entre les atomes. L’onde prend alors moins de temps pour une former une période et moins d’espace pour créer une longueur d’onde, elle a alors une fréquence plus élevée et se propage rapidement. Ainsi une onde se propage plus vite dans un milieu solide que dans un milieu liquide; plus rapidement dans un milieu liquide que dans un milieu gazeux.
Par exemple la vitesse des ondes sonores dans un l’air (gaz) est de 340m/s et 1430m/s pour l’eau (liquide), alors que dans de l’acier (solide) elle est de 5000m/s.
Mais l'onde se propagera moins loin et donc moins longtemps dans les milieux solides en général que dans les milieux liquide et gazeux. Cela est dû à l'élasticité des milieux. Si elle est moindre l'énergie de l'onde se perdra très rapidement et donc le son s'estompera très vite. car le matière resreint l'onde dans ses mouvements.
La température du milieu de propagation influence aussi la célérité de l’onde. Plus le milieu est chaud, plus l’onde se propage rapidement en suivant la relation suivante dans l'air.
caire = 20,05√T
T la température de l’air (en K)
c la célérité de l’onde dans l’air (en m/s)
Grâce aux autres caractéristiques de l’onde on peut calculer sa célérité. Ainsi, comme nous savons que la fréquence se calcule en suivant les relations f = 1/T et f = V/λ (V étant la vitesse) alors nous en déduirons que V = fλ et encore V = λ/T.