Propagation du Son : Milieux, Vitesse et Réflexion

Les Médias de Transmission du Son

Les sons que nous entendons sont généralement transmis par l'air. Cependant, toute substance élastique, qu'elle soit solide, liquide, gazeuse ou plasma, peut transmettre le son. L'élasticité est la propriété d'un matériau à retrouver sa forme initiale après avoir été déformé par une force. L'acier est une substance élastique, contrairement au mastic qui est inélastique.

Dans les liquides et les solides élastiques, les molécules sont relativement proches les unes des autres. Elles réagissent rapidement aux mouvements relatifs et transmettent l'énergie sonore avec peu de perte. Le son se propage environ 4 fois plus vite dans l'eau que dans l'air, et environ 15 fois plus vite dans l'acier que dans l'air.

En revanche, le son ne se propage pas aussi bien dans l'air seul. Si vous frappez des rochers sous l'eau, vous entendrez très bien le cliquetis. Les liquides et les solides cristallins sont d'excellents conducteurs du son, bien meilleurs que l'air.

La vitesse du son est plus élevée dans les liquides que dans les gaz, et encore plus élevée dans les solides. Le son ne se propage pas dans le vide, car il a besoin d'un milieu pour se propager. S'il n'y a rien qui puisse se comprimer et se dilater, il ne peut y avoir de son.

Vitesse du Son dans l'Air

Le tonnerre se fait entendre après avoir vu l'éclair. Cela montre que le son a besoin d'un certain temps pour se propager d'un endroit à un autre. La vitesse du son dépend des conditions suivantes :

• Vent (conditions de vent)
• Température
• Humidité

Tous les sons se propagent plus rapidement dans l'air chaud que dans l'air froid. En effet, les molécules d'air chaud se déplacent plus vite, entrent en collision plus fréquemment et peuvent donc transmettre une impulsion en moins de temps. La vitesse du son dans l'air sec à 0°C est d'environ 330 m/s (environ 1200 km/h). Pour chaque degré Celsius d'augmentation de la température au-dessus de 0°C, la vitesse du son dans l'air augmente de 0,6 m/s. À 20°C, le son se propage à environ 340 m/s.

Réflexion du Son

L'écho est la réflexion du son. La fraction de l'énergie transportée par l'onde sonore réfléchie est plus grande si la surface est rigide et lisse, et plus faible si la surface est douce et irrégulière. L'énergie acoustique qui n'est pas réfléchie est absorbée par la surface.

Le son est réfléchi sur une surface lisse de la même manière que la lumière. L'angle d'incidence du son est égal à l'angle de réflexion. Parfois, le son est réfléchi par les murs, le plafond et le sol. Ces réflexions multiples sont appelées réverbération.

Si les surfaces réfléchissantes sont très absorbantes, l'intensité sonore serait faible et les sons seraient ternes et sans vie. Dans une salle de concert ou un auditorium, il faut trouver un équilibre entre la réflexion et l'absorption. L'étude des propriétés du son est appelée acoustique.

Des surfaces réfléchissantes doivent être placées derrière la scène pour diriger le son vers le public. Le son et la lumière suivent la même loi de réflexion. Si un réflecteur est orienté de manière à ce que vous puissiez voir certains instruments de musique, vous pourrez également les entendre. Des plaques en plastique placées au-dessus de l'orchestre réfléchissent à la fois la lumière et le son. Le réglage est simple : ce que vous voyez est ce que vous entendez.

Réfraction du Son

Les ondes sonores sont déviées lorsque certaines parties de leurs fronts se déplacent à des vitesses différentes. Cela se produit dans des "vents erratiques" ou lorsque le son se propage dans de l'air à des températures différentes. Cette déviation est appelée réfraction du son.

Par une chaude journée, l'air près du sol peut être plus chaud que l'air ambiant, ce qui augmente la vitesse du son près du sol. Les ondes sonores s'éloignent alors du sol, et le son semble moins bien se propager. Des vitesses différentes produisent donc une réfraction du son.