Lorsqu'un objet tel qu'un avion ou une balle se déplace plus vite que la vitesse du son, il crée une onde de pression qui se propage dans l'air. L'onde de pression crée une augmentation soudaine de la pression, ce qui se traduit par un bruit fort qui peut être entendu à des kilomètres à la ronde.
La vitesse du son augmente aussi avec la pression atmosphérique. Dans un liquide, plus dense que l'air, le son se propage plus rapidement. Ainsi, dans l'eau, la vitesse du son -- qui dépend aussi de la compressibilité du milieu -- est de quelque 1.480 mètres par seconde. Elle augmente logiquement encore dans un solide.
Les principaux facteurs influant sur la valeur de la vitesse du son sont la température, la masse volumique et la constante d'élasticité (ou compressibilité) du milieu de propagation : La propagation du son est d'autant plus rapide que la masse volumique du milieu et sa compressibilité sont petites.
Comme l'air est proche d'un gaz parfait, la pression a très peu d'influence sur la vitesse du son. En revanche, la célérité du son diminue lorsque la densité du gaz augmente (effet d'inertie) et lorsque sa compressibilité (son aptitude à changer de volume sous l'effet de la pression) augmente.
Mais cette vitesse dépend de la température : à -10 °C, le son voyage à 325 m/s, alors qu'à 30 °C, il file à 349 m/s. Et lorsque la pression atmosphérique diminue, c'est-à-dire lorsque l'air est moins dense, la vitesse du son diminue aussi.
En 1947, la vitesse du son est dépassée pour la première fois (avec survie) par le pilote américain Chuck Yeager qui atteint Mach 1.
Vitesse du son à 20 oC : 343 m/s. Vitesse de la lumière dans le vide : 300 000 000 m/s (299 297 456,2 km/s)
Si on réduit le volume de l'air, alors sa pression augmente. On dit que l'air est comprimé. Si on augmente le volume d'air, alors sa pression diminue.
Vitesse du son dans l'eau
La propagation du son dans l'eau est plus rapide dans l'eau que dans l'air, à environ 1482 mètres par seconde, parce que l'eau est à la fois beaucoup plus dense et beaucoup moins compressible que l'air. Tel un miroir acoustique, la surface de l'eau renvoie presque tous les sons.
Pour une température et un volume constants, la pression d'un gaz augmente lorsque sa quantité augmente, et vice versa.
La vitesse de propagation d'un son, ou onde sonore, varie suivant le milieu où le son se propage. La vitesse du son est égale à zéro dans le vide, et elle augmente en fonction du milieu. Un milieu solide est plus dense qu'un milieu liquide et qu'un milieu gazeux, le son se propagera donc plus vite.
À mesure que l'altitude augmente, l'air devient moins dense, et la célérité du son diminue. De même, les changements de température et de pression affectent la vitesse du son.
En effet, la température influence la densité de l'air, ce qui vient influencer la vitesse du son. Pour l'air, qui est considéré comme un gaz parfait, plus la température est basse, plus la densité est grande et plus la vitesse diminue.
La pression se définit comme étant la force appliquée sur une unité de surface. Formule fondamentale de la pression : P= F / S Pression en N/m2 ou pascal.
En l'absence de matière, la vibration ne peut se propager de proche en proche. Le son ne peut donc pas être diffusé dans le vide (par exemple dans l'espace).
La pression atmosphérique diminue avec l'altitude. Plus on s'élève dans l'atmosphère, moins il y a d'air au-dessus et donc moins le poids est grand. Il y a moins d'air au-dessus du niveau de 12 km qu'au-dessus du niveau de 5 km. La pression est donc plus grande au niveau de 5 km qu'à 12 km.
Vitesse de propagation d'une onde acoustique, à 20°C :
dans l'air : 344 m/s, soit environ 1 240 km/h. dans l'eau : 1 500 m/s, soit environ 5 400 km/h. dans l'acier : 5 600 m/s, soit 20 160 km/h.
Dans un solide, ou dans un liquide, les molécules sont serrées donc la vibration du son se propage très bien. Dans un gaz, les molécules sont espacées donc la vibration se propage moins bien et le son va moins vite que dans un solide ou que dans un liquide.
Le son se propage par mise en vibration des particules du milieu de propagation. La propagation du son nécessite donc un milieu matériel, solide, liquide ou gazeux. Lorsqu'un son se propage, la vibration de la source est transmise au milieu de propagation.
La pression atmosphérique peut être associée à la pression qu'excerce l'air sur un point donné. A un endroit précis, la pression atmosphérique est donc le poids exercé par une colonne d'air partant du sol et s'étirant jusqu'au sommet de l'atmosphère.
Conclusion. La pression de quantité de gaz est directement proportionnelle à la température du volume réglé. Lorsque la température du système augmente, la pression augmente également, et inversement. La relation entre la pression du gaz et la température est déterminée par la loi Gay-Lussac.
Dans un fluide compressible, la pression est inversement proportionnelle au volume. Si la pression augmente, le volume diminue et vice versa.
La lumière voyage à 300 000 km/seconde, tandis que le son voyage à 0,3 km/seconde. Voilà pourquoi vous pouvez observer un éclair avant d'entendre le grondement du tonnerre que produit la foudre. À mesure que la distance de l'éclair augmente, le grondement du tonnerre diminue.
Introduction. En 1905, Albert Einstein a démontré qu'il était impossible de voyager plus vite que la vitesse de la lumière dans le vide. Vitesse qu'il fixe à près de 300 000 km/s.
En fait, la théorie de la relativité restreinte d'Einstein l'affirme : rien ni personne ne peut voyager plus vite que la lumière. De plus, pour qu'un objet s'accélère, il faudra lui fournir de l'énergie d'autant plus importante que l'objet est lourd.