Le son et le mur du son. La vitesse du son

On l'entend parfois, cet énorme "Bang" que font les avions supersoniques. Toujours très surprenant car on n'entend jamais le bruit des réacteurs avant mais après et c'est trop tard...

La nature du son: Le son est en fait un mouvement de vibration des molécules composant l'air. Ces vibrations se transmettent de proche en proche, le son se propage ( le phénomène est appelé onde sonore ). La vitesse de propagation du son dépend du milieu dans lequel il se propage et de la température. A 20°C, dans l'air,  340 mètres par seconde soit 1 224 km/h.

L'avion passant dans l'air  bouscule, pousse, dévie, chauffe l'air autour de lui. Le bruit de ses réacteurs se répand autour de lui ou derrière lui ou devant lui, plus ou moins, suivant sa vitesse. Nous au sol  nous entendons l'avion quand il est passé! (vous l'entendez à gauche alors qu'il est à droite, Ceci est du à la distance entre nous et l'avion qui est très haut dans le ciel. La perturbation (Onde sonore) créée par l'avion arrive à nos oreilles bien après, parce que, la  perturbation parcourt des Kilomètres avant d'atteindre nos oreilles.

Exemple 1 Chasseur F-15 en vol subsonique.

(Moins vite que la vitesse du son) Aucun phénomène particulier ne se produit. Tous les avions commerciaux, sauf le Concorde et l'appareil soviétique Tupolev Tu144 volent à vitesse subsonique.
L'avion se déplace moins vite que la vitesse du son! Si il vole bas et passe au dessus de vous vous l'entendrez venir. Il vole dans sa bulle de son. Voir le croquis à gauche. La perturbation sonore va moins vite que l'avion!

Avion volant à vitesse transsonique.

(Volant à la même vitesse que le son)
Les vibrations sonores, qui se déplacent à une vitesse pratiquement égale à celle de l'appareil s'accumulent devant le nez de celui-ci. ( c'est le mur du son)L'avion pousse une masse d'air énorme et doit forcer ses réacteurs. Cette puissance supplémentaire est dans la plupart des cas fournie par la post-combustion, alors soit l'avion passe à travers soit il consomme trop de carburant. Cest Match 1

Avion volant à vitesse supersonique.

(Plus vite que le son)
Lorsque l'avion a dépassé la vitesse du son, les vibrations sonores sont "expulsées" de part et d'autre de l'aéronef. Il se crée alors un cône de choc puisque les vibrations accumulées devant le nez de l'appareil sont subitement libérées. On entend alors un "Bang" supersonique.
L'avion passe à travers ce "mur" Il dépasse la vitesse du son, donc le son est derrière lui. au sol, si l'avion vole bas, Vous le verrez venir  et l'entendrez quand il sera passé et en même temps lorsque le bruit arrivera à vos oreille ce sera un Bang. Le bang sera entendu plus ou moins vite après le passage de l'avion à cause de son altitude. L'onde du bang devant parcourir la distance entre vous et l'avion.

 A l'avant de l'avion, c'est le silence absolu car aucune perturbation n'a encore atteint l'observateur. L'observateur situé dans le cône entend un son qui décroît comme en subsonique. Sur le cône, le bang correspond à la superposition des petites perturbations.

Voilà une autre manière de voir les choses: Nous sommes au sol, par exemple sous la trajectoire de l'avion, il passe au-dessus de nous, on ne l'entend qu'un peu après.

Le bang supersonique n'arrive qu'après a vos oreilles

Tout au long de son parcourt si l'avion garde sa vitesse supérieure au son, chaque fois que le son arrivera au sol, toutes personnes, à son tour, entendra le bang .

visible sur la photo

Cette fois-ci, l'avion va deux fois plus vite que le son. Il traîne derrière lui un cône de pression, d'autant plus étroit qu'il va vite . Le mur du son est perforé.

visible sur la photo ci-dessous "traînée dans l'eau"

 

 

Le Concorde

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Un avion supersonique passe le mur du son au niveau de la mer, à voir pour la visualisation du bang .
Comment fabriquer son "Bang supersonique" personnel? Alors que notre voiture a du mal à passer le 180? Avec un fouet par exemple... Son claquement est la manifestation du passage du mur du son pour son extrémité...

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