Physique-chimie Troisième · rappels de quatrième
Un son est produit par un objet qui vibre (corde de guitare, membrane d'un haut-parleur, cordes vocales). Cette vibration se transmet de proche en proche à la matière qui l'entoure. Un réveil qui sonne sous une cloche dont on retire l'air ne s'entend plus :
| Milieu | air | eau | acier |
|---|---|---|---|
| Vitesse du son | environ 340 m/s | environ 1500 m/s | environ 5000 m/s |
Le son est bien plus lent que la lumière (300 000 km/s). La distance parcourue et la durée de propagation sont liées par la relation vue en étude de mouvements :
L'orage : on voit un éclair, puis on entend le tonnerre 6 s plus tard. 📄 ✏️ 🧮
Les deux sont produits en même temps, mais la lumière arrive presque instantanément alors que le son, beaucoup plus lent, met plusieurs secondes.
\(d = v \times t = 340 \times 6 = 2040\ \text{m}\), soit environ 2 km. Astuce : le son parcourt environ 1 km en 3 s.
La fréquence d'un son est le nombre de vibrations par seconde. Elle s'exprime en hertz (Hz). Plus la fréquence est grande, plus le son est aigu ; plus elle est petite, plus il est grave.
Les ultrasons sont utilisés pour l'échographie et le sonar des bateaux (voir l'exercice du sondeur dans étude de mouvements).
Le niveau sonore se mesure en décibels (dB) avec un sonomètre.
À partir de 85 dB environ, une exposition prolongée abîme l'oreille.
L'essentiel à retenir du chapitre.
| Son | Fréquence | Nature |
|---|---|---|
| note la du diapason | 440 Hz | |
| cri de chauve-souris | 50 000 Hz | |
| grondement d'un séisme | 5 Hz | |
| sifflet à chien | 25 000 Hz | |
| voix humaine | 200 Hz | |
| échographie | 3 000 000 Hz |
Dans les westerns, on colle l'oreille contre le rail pour entendre arriver le train. Un train se trouve à \(d = 1700\ \text{m}\). Vitesse du son : 340 m/s dans l'air, 5000 m/s dans l'acier.
\(t = \dfrac{d}{v}\).
Air : \(t = \dfrac{1700}{340} = 5\ \text{s}\). Rail : \(t = \dfrac{1700}{5000} = 0{,}34\ \text{s}\).
Le son arrive presque 15 fois plus vite par le rail : on entend le train bien avant qu'il soit audible dans l'air.
Dans un film, un vaisseau spatial explose dans l'espace avec un énorme « BOUM » entendu par l'équipage d'un autre vaisseau.
Non : l'espace est presque vide, et le son ne se propage pas dans le vide. L'équipage ne pourrait rien entendre.
Oui : la lumière, elle, se propage dans le vide.