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 présentes dans l'air à proximité 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 situées dans l'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.
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réponse avancée
Réponse avancée :
Le son est un phénomène physique qui naît de la vibration des molécules. Il ne peut donc pas se propager dans le vide, mais demande la présence d’un support matériel, comme par exemple l’atmosphère terrestre1.
Au sein d’un matériau, les nombreux atomes interagissent les uns avec les autres par des forces électriques de différentes natures5. Même sans influences extérieures, ces particules ne sont jamais totalement fixes ; elles peuvent osciller autour d’une position d’équilibre. Plus les forces interatomiques sont faibles, plus les atomes ont de liberté de mouvement, comme dans les gaz. Au contraire, dans les liquides et les solides, l’intensité des liaisons réduit ce mouvement à de faibles vibrations6.
Modèle très simplifié de l'état des molécules dans les différents matériaux
Lorsqu’une force extérieure – par exemple un haut-parleur – fournit de l’énergie à un groupe d’atomes, ceux-ci vont se déplacer dans le sens de la force et se rapprocher de leurs voisins. On se retrouve alors avec une forte densité d’atomes en un point donné. En raison des forces électriques, ces atomes voisins vont être repoussés à leur tour et cette vague va ainsi se propager spatialement.
Les atomes reviennent ensuite en arrière et continuent à osciller dans leur élan7, notamment si la source du bruit est toujours présente. En prenant du recul, on peut donc observer la formation de zones de haute pression et de basse pression qui s’alternent avec le temps2 et 8, d’où la notion d’onde. Remarquez que ce ne sont pas les atomes eux-mêmes qui avancent, mais leurs vibrations qui sont transmises de proche en proche.
Représentation très simplifiée de la propagation des ondes sonores
Ces ondes sonores – autrement dit ces variations locales de pression – peuvent être représentées graphiquement par une série de pics et de creux qui s’échelonnent dans le temps.
Ci-dessous, un exemple d'onde sonore périodique. Cliquez sur l'icone "réactualiser" en haut de l'animation puis jouez avec les curseurs :
Ce modèle permet d’isoler trois caractéristiques principales qui détermineront la nature finale du son9 et 10 :
- La fréquence de l’onde – mesurée en Hertz – correspond au nombre de pics de pression par seconde. Elle représente ainsi la vitesse d’oscillation des molécules et détermine le ton (la « note ») du son entendu.
- L’intensité, symbolisée par la hauteur des pics, illustre la force des vibrations. Elle représente le volume sonore, c’est-à-dire la quantité d’énergie propagée depuis la source initiale du bruit, mais elle diminue avec la distance en raison des pertes thermiques dans le milieu.
- Le timbre, telle une empreinte digitale, est donné par les irrégularités et imperfections de la forme de chaque onde.
Ces facteurs dépendent en premier lieu de la source du son, mais également des conditions du milieu où il se propage : densité, température, agitation des molécules, etc.
Il en va de même pour la vitesse de l’onde résultante11, non représentée dans le modèle ci-dessous, qui est très sensible aux propriétés physiques du milieu de propagation. On entendra par exemple plus rapidement un son sous l’eau que dans l’air.
L'état du milieu - ici en présence de vent - modifie la nature et la vitesse du son (agrandir l'image) (source - modifiée)
Dans un milieu homogène, on part du principe que le son se propage de manière identique dans toutes les directions. Lorsqu’une onde parvient à nos oreilles, elle active des récepteurs sensibles à ces variations de pression3. Ces signaux sont ensuite traduits en impulsions électriques interprétables par notre cerveau.
Les différentes parties de notre oreille transforment les ondes sonores en signaux électriques (agrandir l'image)
Si l’être humain est généralement capable d’entendre des sons compris entre 20 et 20’000 Hertz, ces valeurs peuvent varier avec l’âge et diffèrent grandement d’après les espèces4. L’intensité joue également un rôle dans ces perceptions, car ce n’est qu’à partir d’un certain seuil de puissance que nos oreilles parviennent à traiter le signal12.
Audition en fonction de la fréquence et de l'intensité des sons (données issues de l'ISO 226:2003) (agrandir l'image)
Commentaires
Bonjour,
En effet, des phénomènes d'oscillation d'eau à grande échelle existent bel et bien !
Un des examples que je connais (mais il y en a peut-être d'autres) s'appelle une "seiche". Il s'agit d'une vague stationnaire, autrement dit l'eau oscille de bas en au sans mouvement latéral. Cela a été observé sur différents lacs (historiquement en premier lieu sur le lac léman vers 1875).
De tel mouvements sur les lacs sont produits de façon naturel (par le vent, des secousses sismiques, etc). Je pense que cela serait très difficile de créer de telles ondes artificiellement sur des surfaces si grandes. C'est par contre possible sur des plus petites surface. Regardez par exemple cette vidéo sur un bassin de taille raisonnable: www.youtube.com/.../
Il y a aussi cette page wikipedia qui peut vous amener quelques informations supplémentaires:
fr.wikipedia.org/.../...)
Bonne journée
Merci beaucoup pour votre aide
Bonne journée
Effectivement, je mets ça à jour !
Merci pour la correction.