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Concept
Vitesse du son
Résumé
vignette|Un F/A-18 Hornet se déplaçant à une vitesse proche de celle du son lors d'un passage dans une zone de condensation d'air humide.
La vitesse du son, ou célérité du son, est la vitesse de propagation des ondes sonores dans tous les milieux gazeux, liquides ou solides. Elle peut donc être déterminée pour des matériaux autres que l'air, dans lesquels le son ne peut être perçu par l'oreille humaine.
Dans un fluide quelconque, quelles que soient les conditions de pression et température, la vitesse du son dépend de la compressibilité isentropique et de la masse volumique du milieu de propagation de l'onde. Dans la plupart des fluides, et notamment dans l'air, elle dépend très peu de la fréquence et de l'amplitude de la vibration.
Pour les gaz sous des pressions proches de la pression atmosphérique le modèle des gaz parfaits est applicable. La vitesse du son ne dépend alors que de la température. La formule en donne une approximation dans l'air sec en m/s, avec la température en kelvins. La vitesse du son dans l'air à au niveau de la mer est d'environ (soit ). Dans l'eau le son se propage plus de quatre fois plus vite, à environ (soit ). Dans le fer doux la vitesse du son est d'environ (soit ).
Depuis l'Antiquité on conçoit que le son se déplace rapidement, mais pas instantanément. Le phénomène de l'écho a nourri les premières réflexions : si la propagation du son était instantanée, on ne pourrait distinguer le son initial du son réfléchi sur une paroi ; et si le retard était dû à la paroi, il ne dépendrait pas, comme on le constate, de la distance. On constata aussi que cette vitesse ne dépend pas des qualités du son : fort ou faible, grave ou aigu, le retard est toujours le même. Enfin, le phénomène de l'écho fait également penser à la réflexion de la lumière sur un miroir, ou aux ondes à la surface de l'eau frappée par une pierre.
Mersenne évalue en 1635 la vitesse du son dans l'air à par seconde (soit ), valeur citée par Gassendi, qui montra que les sons graves et aigus se propagent à la même vitesse.
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