Une onde sonore est le plus souvent une onde mécanique longitudinale, car les molécules se déplacent parallèlement au sens de propagation de l’onde, comme dans les fluides par exemple. Dans les solides, il peut également exister des composantes transversales, provoquées par une perturbation qui est perpendiculaire à la direction de propagation de l'onde. Cette transversalité étant due à la rigidité du matériau.

 

 

De plus, lorsqu’elle évolue dans un milieu homogène, isotrope* et sans obstacle, l’onde d’une source idéale se propage de manière identique dans toutes les directions, elle est dite sphérique.

A titre de comparaison, la planète Terre est ronde mais à l’échelle humaine, elle est plane.

 

 

 

Dans un milieu fluide compressible, comme l’air, dans la plupart des cas, le son se propage sous forme d'une variation de pression créée par la source sonore. Un haut-parleur utilise ce mécanisme.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Prenons comme second exemple celui d’une pierre jetée dans l’eau : les vagues se déplacent en s'éloignant du point de chute, mais l'eau reste au même endroit, elle ne fait que se déplacer verticalement et non suivre les vagues : un bouchon placé sur l'eau reste à la même position sans se déplacer.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cette animation montre que le flotteur (bouchon) se déplace au gré des perturbations (vagues) mais repasse toujours par sa position d’origine. C’est le même principe pour les ondes sonores : chaque molécule oscille autour de sa position d’équilibre.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Les solides, en vibrant, peuvent transmettre un son. La vibration s'y propage, comme dans les fluides, avec une faible oscillation des atomes autour de leur position d'équilibre.

 

 

La vitesse de propagation du son dépend de certaines propriétés du milieu dans lequel il se propage :

 

• sa nature ;

• sa température ;

• sa pression.

 

 

Dans un gaz parfait la vitesse de propagation du son est donnée par la relation :

 

 

                       

 

 

où ρ est la masse volumique du gaz et Xs sa compressibilité
isentropique*.

 

 

On voit que la vitesse de propagation du son diminue :

- lorsque la densité du gaz augmente, c’est l’effet d'inertie ;

- lorsque sa compressibilité, c’est-à-dire son aptitude à changer de volume sous l'effet de la pression, augmente.

 

 

Dans l'eau, la vitesse du son est de 1 482 m.s-1. Dans d'autres milieux, les vibrations peuvent se propager encore plus rapidement. Ainsi dans l'acier, les vibrations se propagent de 5600 m.s-1 à 5900 m.s-1.

 

 

La vitesse du son est plus élevée dans l'hélium que dans l’air, les fréquences sont amplifiées. Le son devient aigu et c’est pour cela que l’on remarque une différence au niveau de la voix après avoir inhalé de l’hélium :

 

Voix normale :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Voix après avoir inhalé de l'hélium :
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Le son ne se propage pas dans le vide, faute de matière dont la vibration pourrait se propager en ondes sonores, ce phénomène est appelé isolation phonique.

Une expérience sur le phénomène de la propagation du son dans l'air a été réalisée par notre groupe, visitez la partie expérience de notre site pour y accéder.

 

* Se référer à la page : "Lexique"