Cet article explique ce que sont les ondes sonores (ou ondes sonores) en physique. Ainsi, vous retrouverez les caractéristiques des ondes sonores, des exemples de corps qui génèrent des ondes sonores et les facteurs qui influencent la vitesse d'une onde sonore.
Qu'est-ce qu'une onde sonore ?
Une onde sonore (ou onde sonore ) est une onde longitudinale résultant de la vibration d'une source sonore. Ainsi, les ondes sonores sont ces ondes que notre système auditif capte et que nous appelons « son ».
Les ondes sonores sont des ondes tridimensionnelles qui se propagent à travers un milieu élastique. Les ondes sonores sont donc également des ondes mécaniques , car elles nécessitent un milieu qui transmet leur perturbation.
Une onde sonore se propage en oscillant dans la même direction dans laquelle elle se déplace. Il se produit ainsi des zones de compression, dans lesquelles les molécules sont plus proches les unes des autres et la pression est plus élevée, et des zones d'expansion, dans lesquelles les molécules sont séparées et la pression est plus faible. En bref, une onde sonore se propage, produisant des changements dans la densité des molécules et dans la pression.
Parties d'une onde sonore
Les parties des ondes sonores (ou ondes sonores) sont les suivantes :
- Allongement (y) : est la distance entre la position de l'onde et sa position d'équilibre.
- Amplitude (A) : est la distance entre l'allongement maximum et sa position d'équilibre.
- Cycle ou oscillation : c'est le trajet de l'onde d'un point au prochain point équivalent.
- Longueur d'onde (λ) : est la distance qui sépare deux points équivalents consécutifs sur l'onde.
- Période (T) : est le temps dont l'onde a besoin pour faire une oscillation complète.
- Fréquence (f) : est le nombre d'oscillations ou de vibrations que l'onde produit par unité de temps.
- Fréquence angulaire ou pulsation (ω) : c'est la vitesse à laquelle l'onde effectue les oscillations.
- Vitesse de propagation (v) : est la vitesse à laquelle l'onde se propage.
Exemples d'ondes sonores
Une fois que nous avons vu la définition d'une onde sonore, voici quelques exemples de ces types d'ondes pour finir d'assimiler le concept.
Exemples d'ondes sonores :
- Les ondes émises par les cordes vocales sont des ondes sonores.
- Les ondes générées par les cordes d'une guitare sont des ondes sonores.
- Un diapason produit des ondes sonores.
- Les ondes sortant d’un haut-parleur sont aussi des ondes sonores.
Caractéristiques d'une onde sonore
Les caractéristiques d'une onde sonore (ou d'une onde sonore) sont :
- L'intensité de l'onde sonore.
- La hauteur de l'onde sonore.
- Le timbre de l'onde sonore.
Chacune des qualités des ondes sonores est expliquée en détail ci-dessous.
Intensité d'une onde sonore
En pratique, on associe l’ intensité d’une onde sonore au volume du son perçu. Cependant, en physique, l’intensité d’une onde sonore fait référence à la quantité d’énergie transportée par l’onde.
Ainsi, plus la quantité d’énergie transportée par unité de temps est grande, plus l’intensité de l’onde sonore est grande. De même, plus une onde est intense, plus son amplitude est grande.
Dans le Système International (SI), l'intensité d'une onde sonore est exprimée en watts divisé par mètres carrés (W/m 2 ). Mais il est plus courant d'utiliser des bels (B) ou des décibels (dB) pour mesurer l'intensité des ondes sonores.
La valeur du seuil auditif humain, c'est-à-dire l'intensité la plus basse que notre système auditif est capable de capter, est comprise entre 0 dB et 25 dB.
Hauteur d'une onde sonore
La hauteur d'une onde sonore fait référence à la fréquence de l'onde. Ainsi, les sons aigus correspondent à des ondes sonores de haute fréquence, tandis que les sons graves sont des ondes sonores de basse fréquence.
L'être humain peut comprendre les ondes sonores comprises entre 20 Hz et 20 000 Hz. En fait, ces limites servent à définir les infrasons et les ultrasons.
- Infrason : onde sonore dont la fréquence est inférieure à 20 Hz.
- Ultrason : onde sonore dont la fréquence est supérieure à 20 000 Hz.
Sonnerie d'une onde sonore
Selon les caractéristiques de la source d'onde sonore, le timbre de l'onde sonore est différent. Cette propriété permet de distinguer deux ondes sonores qui ont la même fréquence et la même intensité.
La variation du timbre des ondes sonores est clairement visible dans les instruments de musique. Par exemple, le timbre des ondes sonores générées par une guitare est différent de celui des ondes sonores d’un diapason ou d’un violon.
Le timbre d'une onde sonore dépend du corps qui émet les ondes, donc de la forme, de la taille, du matériau, etc. du corps, le timbre de l’onde sonore générée sera différent.
vitesse d'une onde sonore
La vitesse de propagation d'une onde sonore est la vitesse à laquelle l'onde se propage. Par conséquent, plus la vitesse d’une onde sonore est élevée, plus elle se déplace rapidement de l’émetteur au récepteur.
La vitesse de propagation d'une onde sonore dépend de quatre facteurs principaux :
- Densité du milieu : les ondes sonores se propagent plus rapidement dans les milieux qui ont une densité plus élevée.
- Elasticité du milieu : plus le matériau ou le milieu traversé par l'onde sonore est élastique, plus sa vitesse est faible.
- Compressibilité du milieu – Plus la compressibilité du milieu est grande, plus l’onde sonore se propagera lentement.
- Température du milieu : La température est directement proportionnelle à la propagation de l'onde sonore, donc plus la température est élevée, plus l'onde se propagera rapidement.
Ci-dessous nous vous laissons un tableau avec la valeur de la vitesse de propagation d'une onde sonore en fonction du milieu dans lequel elle se propage :
| Moitié | Vitesse de propagation (m/s) |
|---|---|
| Caoutchouc | 54 |
| Plomb | 1320 |
| Cuivre | 3560 |
| Eau | 1490 |
| Eau de mer | 1530 |
| Oxygène | 317 |
| Air | 343 |