07/10/2001

Mais d'abord qu'est ce que le son ? Lorsque vous parlez ou bien poussez un cri, l'air qui sort de vos poumons fait vibrer vos cordes vocales. Ces vibrations que vous pouvez contrôler à loisir à l'aide de petits muscles afin de choisir un ton plus ou moins grave se communiquent à l'air ambiant. L'air qui vous entour adopte alors ces mêmes vibrations qui sont en fait une succession très rapide surpressions et de dépressions qui se propagent de façon circulaire autour de vous à la façon des ondelettes sur la surface se l'eau lorsque que vous y jeter une pierre.

Vibrations sinusoïdales d'un son constant par rapport au temps

Plus vous vous égosillerez, plus le son qui sortira de votre bouche sera fort : son intensité, c'est-à-dire l'amplitude des vibrations, est proportionnelle au débit de l'air que vous expulserez de vos poumons. Quant au ton de votre cri (ou de votre voix), elle se traduit par une fréquence plus au moins élevée de ces mêmes vibrations. Plus une voix est grave, plus la fréquence est basse. La fréquence étant le nombre de vibrations par seconde. En effet, lorsque vous émettez un son en apparence continu, c'est-à-dire sans variation de ton, les vibrations de l'air sont sinusoïdales de période constante, c'est-à-dire que la fréquence est constante.

Et lorsque vous percevez un son, c'est une fine membrane appelé le tympan qui - soumis aux vibrations du son - transforme ces vibrations en informations nerveuses et les transmet jusqu'au cerveau qui l'interprète comme vous savez.

Le son consiste donc en la propagation dans l'air d'ondes acoustiques, c'est-à-dire de variations de pression. Le son se propage dans l'air à la vitesse de 343m/s. Mais le son peut se propager dans d'autres milieux que l'air. Ainsi dans l'eau, la vitesse du son est de 1500 m/s, c'est bien plus que dans l'air ! Pourquoi le son est-il plus rapide dans l'eau que dans l'air ? Parce que l'eau est plus dense que l'air : dans un liquide, les molécules sont plus proches les unes des autres que dans un gaz. La densité est le nombre de molécules par unité de volume. Dans l'acier, cette vitesse est de 5000m/s, c'est énorme. Et là aussi dans un solide, la densité est bien plus élevée que dans un liquide.

Chaleur et densité du milieu de propagation inversement proportionnelle

Comment expliquer ces différences de densité ? Vous savez qu'il existe trois états de la matière : solide, liquide et gazeux. La matière adopte l'un de ces trois état en fonction de la température et de la pression. Pour une pression constante, un solide doit absorber beaucoup de chaleur pour devenir liquide et un liquide doit aussi être chauffé pour se vaporiser. Au niveau moléculaire, la chaleur d'un corps se traduit par une vitesse des molécules le constituant : plus un corps est chaud, plus les molécules son rapides et donc plus elles se percutent souvent. Plus il y a de chocs entre les molécules, plus il se forme un espace entre chacune des molécules : le corps " gonfle ". On dit que sa densité diminue puisque pour un même nombre de molécules il a besoin d'un plus grand volume : le nombre de molécule par unité de volume est donc moindre.

On remarque donc que plus un milieu est dense, plus la vitesse du son est grande. Les ondes acoustiques ont besoin d'un milieu pour se propager : les vibrations utilisent nécessairement un milieu physique comme support puisque c'est le support lui-même qui acquiert un mouvement. Et ce sont les caractéristiques tout au long du temps des vibrations du support en terme d'intensité et de fréquences qui fait qu'un son est un crissement de pneu ou bien la neuvième symphonie de Beethoven.

Or dans l'espace règne le vide : il n'y a pas de matière dans l'espace. La matière de l'univers est concentrée sur dans les planètes, les étoiles et autres astres cosmiques ou encore dans des nuages de matières que l'on trouve ici ou là. Mais entre tous ces amas de matière, il a le vide ! Entre la Terre et la Lune, il n'a rien du tout ! Un n'y a aucun milieu qui pourrait servir de support pour les ondes acoustiques, il n'a donc aucune propagation de vibrations possible. Ainsi le silence règne sur le cosmos.

Et lorsque dans les films de science fiction vous voyez des vaisseaux spatiaux se déplacer dans un grondement sourd dans l'espace : ce n'est pas réaliste. Pas plus qu'on peut entendre une explosion ou le bruit d'armes lasers !

Pourquoi ça fait des avalanches quand on crie en montagne ?
Pourquoi une sirène qui s'éloigne paraît-elle plus grave ?