Comment se propage le son ? - 4.5 out of 5 based on 41 votes

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réponse simple

Réponse simple :

Contrairement au vent, le son ne correspond pas à un déplacement d’air, mais à une vibration des molécules1.

Prenons l’exemple d’une pierre jetée dans un lac. En traversant l’eau, elle va générer des vaguelettes à la surface du liquide.

 


Une goutte qui forme des ondes en rebondissant dans l'eau 
(agrandir l'image)

Contrairement aux apparences, les molécules d’eau ne suivent pas le mouvement des vagues : elles ne font que vibrer localement à la manière d’un ressort. Comme elles entraînent les molécules voisines, cette oscillation se propage ainsi par effet domino.

Les vaguelettes générées à la surface du lac sont donc une manifestation de ces vibrations microscopiques. Les molécules d’eau restent sur place, mais leur oscillation se propage au sein du liquide.

 

Tout comme les molécules, un bouchon flottant sur l'eau ne se déplacera pas (© IS) :

 

La propagation du son suit des principes similaires. Sous l’impulsion d’une force externe – par exemple un coup de fusil – les molécules d’air à proximité du lieu se mettent à vibrer2. Elles rebondissent alors contre leurs voisines, transmettant cette oscillation sur une certaine distance.

 


Modèle très simplifié de la propagation du choc entre les molécules d'air

Lorsqu’elles sont suffisamment fortes et régulières, ces variations peuvent être perçues par les récepteurs situés dans l’oreille humaine3. Elles sont ensuite traduites en message électrique, eux-mêmes interprétés par notre cerveau pour que nous puissions attribuer un « son » à ces vibrations mécaniques qui se déplacent dans l’atmosphère.

 


Les différentes parties de notre oreille transforment les sons en signaux électriques 
(agrandir l'image)

Remarquez que ces ondes sonores peuvent également se propager dans d’autres matériaux, notamment dans l’eau et les solides. Certains facteurs comme la densité et la température peuvent jouer un rôle important dans la vibration des molécules, et modifier ainsi la nature finale des sons.

 

 

Vous souhaitez davantage de précisions ? Lisez l'onglet "réponse avancée" en début d'article.

 

Commentaires  

+3 #8 Cyril 08-08-2017 01:21
Citation en provenance du commentaire précédent de Nadia :

  • Est-ce qu'un son peut être perçu différemment dans l'atmosphère suivant les molécules présentes dans celle-ci ? (Exemple hélium, CO2 etc.)


En effet, la propagation du son dépend beaucoup du milieu, que ce soit un gaz comme l'atmosphère ou un solide comme une barre de métal.
Donc si la composition de l'atmosphère était différente, le son le serait très probablement aussi.
C'est en fait ce qui se passe dans l'expérience très connue où quelqu'un avale de l'hélium et sa voix devient très aiguë. L'hélium est moins dense que l'air de l'atmosphère, du coup la vitesse du son est différente et la fréquence de la voix est aussi modifiée. De même avaler un gaz plus dense que l'air rend la voix plus grave...

Citation en provenance du commentaire précédent de Nadia :

  • Concrètement, si l'on habite au dernier étage d'un immeuble, le bruit des voitures sera-t-il plus ou moins fort ? Le son se répercute-t-il en hauteur dans ce cas, par exemple en rebondissant sur le sol, ou se propage-t-il essentiellement à l'horizontale ?


De manière générale, l'intensité du son diminue avec la distance (quelle que soit la direction). Par conséquent, le bruit des voitures est plus fort au niveau du sol (proche d'elles) qu'au sommet d'un immeuble.
En ce qui concerne la propagation du son, ma réponse au commentaire précédent couvre aussi ce sujet.

Citation en provenance du commentaire précédent de Nadia :

  • "Remarquez que ce ne sont pas les atomes eux-mêmes qui avancent, mais leurs vibrations qui sont transmises de proche en proche." De quoi sont faites ces vibrations ? Énergie ? laquelle ?


Ces vibrations sont simplement le mouvement des molécules qui bougent selon un mouvement de va-et-vient sur une faible distance (cf. l'animation avec les "points bleus" ci-dessus). Quand on dit que les atomes n'avancent pas, on veut dire qu'ils ne se déplacent pas sur une longue distance, ce qui ne signifie pas qu'ils ne bougent pas (vibration) pour autant.
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+4 #7 Cyril 11-07-2017 03:22
Citation en provenance du commentaire précédent de ALLEMAND ROCHARD :
Les gens disent que "les sons montent": qu'en pensez-vous?


Bonjour,
On peut dire qu'ils ont partiellement raison, mais il faut bien clarifier les choses et aussi ne pas penser que le son ne fait "que monter".

Tout d'abord, un son va avoir tendance à se propager dans toutes les directions. Un son produit dans l'atmosphère va se propager initialement autant vers le bas que vers le haut qu’horizontalement. Donc oui on peut dire que le son monte, mais il ne fait pas que monter, il va aussi descendre et aller à plat.

En réalité, les choses sont un peu plus compliquées, car l'atmosphère n'est pas le même partout. Il y a, entre autres, deux effets qui ont de l'importance sur la propagation du son: le vent et la température. Dans la direction du vent, le son a tendance à être attiré vers le bas. A l'inverse, le son qui se propage contre le vent sera attiré vers le haut. Ce dernier point peut donc aussi donner l'impression que le son monte.
De même, généralement la température de l'atmosphère baisse avec l'altitude. Vu que la vitesse du son dépend de cette température, on peut aussi observer que les ondes sonores ont tendance à monter à cause de cet effet.

Pour une illustration de ces deux phénomènes vous pouvez accéder au lien suivant: www.mne.psu.edu/.../10_osp.pdf. Le document est en anglais mais vous pouvez simplement regarder la figure 3 (page 6) et la figure 4 (page 7). Vous y voyez comment se propage le son sous l'influence du vent et de la température.

En plus de ça, la propagation du son va être influencée par les bâtiments, par la structure du terrain (montagne, vallée,...) etc.

Donc la réalité est que le son suit des trajectoires compliquées ;)
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+1 #6 ALLEMAND ROCHARD 07-07-2017 18:15
Les gens disent que "les sons montent": qu'en pensez-vous?
J'imagine qu'ils se trompent mais je ne sais pas leur expliquer...
Par avance, merci de vos lumières!!!
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