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 et  le son se propage.(Le phénomène est appelé onde sonores). La vitesse de propagation du son dépend du milieu dans lequel il se propage et de la température A 20°C, dans l'air, à 129 600 km/h ou 36 km par seconde. C'est l'estimation la vitesse du son que des chercheurs des universités Queen Mary de Londres, de Cambridge, et de l'Institut des hautes pressions de Troïtsk, en Russie, ont mesuré dans une étude parue dans la revue Science Advances le 9 octobre dernier.16 oct. 2020

Un 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: Un 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 postcombustion, alors soit l'avion passe à travers soit il consomme trop de carburant.  (Quand l'avion passe  a travers la masse d'air qu'il pousse! C'est Match 1.) et le Boum

Avion volant à vitesse supersonique. (Plus vite que le son)
- Explication! 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. C'est l'avion qui 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.

Voici la trace laissée en dépassant la vitesse du son, l'avion passe a travers la masse d'air qu'il poussait.

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 .

voir sur la photo dessous.  

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.

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, voir sur la photo (ci-Gauche) "traînée dans l'eau"

- Mur du son traversé par Concorde

Un exemple du passage du mur du son. avec une bouteille de champagne lors de son  ouverture le bouchon s'échappe dans l'air a une vitesse de 340 km par seconde poussé par le  dioxyde de Carbonne qui s'est formé dans la bouteille et, durant la demi-seconde qui suit se forme a l'arrière du bouchon une trainée  similaire a celle d'un avion qui passe ce mur

-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...

-Retour page précédente

Croquis et Images du Net ou de la revue Sciences et vie- Textes tirés du Net et simplifiés.