ondes mécaniques et ondes de choc

Terminale S
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Chapitre n°1 : ondes, particules et détecteurs
Onde mécanique et onde de choc
Le son se propage dans les solides,
les liquides et les gaz.
À l'échelle microscopique, le son est la
propagation d'une vibration des atomes ou des
molécules autour de leur position d'équilibre.
Nos oreilles détectent les variations macroscopiques de pression de l'air créées par ces
vibrations.
Une onde de choc mécanique correspond à une très importante
variation locale de pression.
Un avion en vol émet des sons qui se propagent tout autour de lui.
Comme l'avion se déplace, ces ondes sont plus proches les unes des
autres devant l'avion et plus éloignées derrière lui.
Quand cet avion atteint la vitesse du son, ces ondes sonores se
concentrent à l'avant de l'avion. Cette concentration est appelée le «
mur du son ».
Un avion « traverse le mur du son » lorsque sa vitesse devient
supérieure à celle du son. On parle alors de vitesse supersonique.
Durant tout le vol supersonique, l'avion émet des ondes de choc qui
correspondent au « bang » supersonique.
Lors de certaines explosions, la matière est projetée à une vitesse qui
dépasse celle du son dans l'air, ce qui engendre également une « onde
de choc ».
Lors d'un vol supersonique, l'onde de choc a la forme d'un cône.
Quand l'air est humide, cette onde provoque la condensation de l'eau
atmosphérique : cela permet de visualiser ce cône.
Le 31 octobre 2007, de nombreuses vitres d'habitations ont volé en éclats dans le sud de Bruxelles. Simultanément,
beaucoup d'habitants ont entendu une importante déflagration. Certains ont même senti leur maison trembler. Il
s'agissait, en fait, de deux avions F-16 ayant passé le mur du son. Ce phénomène est très rare en France car la
réglementation interdit les vols supersoniques au-dessus des zones habitées.
Une puissante explosion s'est produite le vendredi 22 juillet 2011 en plein centre d'Oslo. L'onde de choc a brisé la
plupart des vitres du siège du gouvernement, ainsi que des bâtiments situés à proximité.
Questions
1.
Comment définit-on les ondes mécaniques par rapport aux ondes électromagnétiques vues
précédemment ?
2.
On définit le son comme onde mécanique de « compression – dilatation » : justifie ce terme.
3.
Critique la schématisation de la propagation du son faite ci-dessus (document du haut).
4.
La valeur de la vitesse de propagation d’un son sera-t-elle plus grande dans un solide ou dans un gaz ?
Argumente en t’appuyant sur la différence de structure entre les solides et les gaz.
5.
Un « mur de la lumière » est-il envisageable comme le « mur du son » ? Justifie ta réponse.
Chapitre n°1 : ondes, particules et détecteurs
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