I. Le son est une onde mécanique
Si l'on veut être totalement rigoureux , le "son" est défini en réalité comme étant justement la sensation auditive que nous avons. Le phénomène que nous percevons sous forme de son est sobrement appelé "vibration acoustique" , ou "onde acoustique". Mais pour plus de facilité nous ne nous priverons pas d'utiliser le mot "son" .
Ainsi le son est une onde.
Une onde est définie en physique comme une perturbation , une variation de grandeur physique se déplaçant dans un milieu.
Ce milieu va subir une modification temporaire de certaines de ses propriétés physiques , mais s'il est constitué de particules , celles-ci ne se déplacent pas avec l'onde.
L'onde sonore est une onde mécanique progressive, c'est à dire une perturbation qui se propage dans un milieu matériel , constitué de particules. Elle ne peut donc pas se propager dans le vide : cest la raison pour laquelle il n'y a pas de son dans l'espace.
Nous avons dit plus haut qu'il n'y a pas de déplacement de matière dans le cas d'une onde mécanique. Les particules du milieu subissent un changement de grandeur physique , une perturbation qu'elles transmettent aux particules voisines et qui se déplace ainsi de proche en proche dans le milieu. Ce n'est pas donc un déplacement de matière , mais d'énergie.
Un exemple simple : dans un stade de football , il arrive parfois que les spectateurs effectuent une "hola" : ils se lèvent les uns après les autres , formant une vague, une onde qui se déplace le long des gradins. Le principe est le même qu'une onde mécanique : la hola se déplace, mais les spectateurs ne se déplacent pas dans les gradins, ils se contentent de se lever puis de se rasseoir , avant que leurs voisins ne fassent la même chose.
Le fait de se lever puis de s'asseoir est la
perturbation subie par les "particules" spectateurs.
C'est aussi ce qui se passe lorsque l'on jette une pierre dans une étendue d'eau calme : la pierre crée une perturbation mécanique en frappant l'eau et en y pénétrant , et une onde se déplace alors autour du point d'impact à la surface de l'eau. Seulement les particules d'eau ne se déplacent pas : un bouchon flottant à la surface ne voyagera pas sur l'étendue d'eau.
L'onde sonore est une variation de pression , provoquée dans l'air par exemple , par un objet vibrant tel qu'ne corde vocale ou tout simplement un matériau recevant un choc.
Les molécules d'air sont mises en mouvement par ces vibrations, et vont osciller autour d'une position d'équilibre/position de repos, en transmettant le mouvement aux autres molécules. Il en va de même pour tous les autres milieus de propagation du son.
C'est une onde longitudinale ; c'est à dire que le mouvement
(ici l'oscillation ) des particules du milieu est parallèle à la direction
de propagation de l'onde, tel que sur ce schéma :
Ces deux animations montrent une onde plane longitudinale assimilable à une onde sonore se propageant le long d'un tube
wave = onde
On peut observer la différence entre le mouvement oscillatoire des particules subissant la variation de pression , et la propagation de l'onde , correspondant au déplacement des zones de compression et de raréfaction de l'air provoquées par l'objet vibrant
(à gauche sur la première image).
Une onde transversale est une onde mécanique pour laquelle le mouvement des particules du milieu est perpendiculaire a la direction de propagation de l'onde. C'est le cas par exemple pour une corde que l'on tire vers le haut puis que l'on rabaisse soudainement ; ou même pour la hola décrite plus haut.
onde transversale le long d"une corde
Une onde se déplacant à la surface de l'eau (comme présenté précedemment) est une onde impliquant une combinaison d'un mouvement longitudinal et d'un mouvement transversal. Une onde se propage dans l'eau , et les particules décrivent un mouvement circulaire autour d'un point d'équilibre:
