La nature du son

Le son est en fait un mouvement de vibration des molécules composant l'air. Ces vibrations se transmettent de proche en proche, le son se propage ( le phénomène est appelé onde sonore ).

La vitesse de propagation du son dépend du milieu dans lequel il se propage et de la température. A 20°C, dans l'air, elle de 340 mètres par seconde soit 1 224 km/h.

Avion volant à vitesse subsonique

Un avion en vol provoque la vibration des molécules composant l'air. Une onde sonore est émise. Si l'avion vole moins vite que la vitesse du son ( vitesse subsonique ), les vibrations de l'air se propagent en avant de l'aéronef.

Vol subsonique

Chasseur F-15 en vol subsonique

Aucun phénomène particulier ne se produit. Tous les avions commerciaux, sauf le Concorde et l'appareil soviétique Tupolev Tu144 volent à vitesse subsonique.

Avion volant à vitesse transonique

Lorsque la vitesse de l'avion approche la vitesse du son ( vitesse transonique ), un phénomène particulier se produit. Les vibrations sonores, qui se déplacent à une vitesse pratiquement égale à celle de l'appareil s'accumulent devant le nez de celui-ci.

Vol transonique

Chasseur F-15 en vol transsonique

Cette accumulation crée une forte surpression en avant de l'avion qui se heurte à un "mur". Il faut alors un surcroît d'accélération afin de dépasser cette vitesse critique et de passer le mur du son. Cette puissance supplémentaire est dans la plupart des cas fournie par la post-combustion, seuls un petit nombre d'appareils militaires très puissants peuvent se passer de cette post-combustion pour voler en régime supersonique ( F-22 américain, Rafale français et Typhoon européen ).


Avion volant à vitesse supersonique

Lorsque l'avion a dépassé la vitesse du son, les vibrations sonores sont "expulsées" de part et d'autre de l'aéronef. Il se crée alors un cône de choc puisque les vibrations accumulées devant le nez de l'appareil sont subitement libérées. On entend alors un "Bang" supersonique.

Vol supersonique

Chasseur F-15 en vol supersonique

Tant que l'avion volera a une vitesse supérieure à celle du son, les vibrations sonores formeront toujours un cône de choc se déplaçant avec l'avion.



Le bang supersonique sera audible tant que l'avion se déplacera à une vitesse supersonique et pas seulement au moment du passage du mur du son. De même, un avion voyageant à deux fois la vitesse du son n'engendra qu'un seul cône de choc supersonique.

Source : http://perso.id-net.fr/~brolis/

Merci pour ce petit topo sur le bang supersonique.
L'étude des écoulements supersoniques est vraiment très intéressante et surprenante. Une fois Mach 1 franchit on entre dans un autre univers, rien n'est plus pareil. Et oui c'est, entre autre, le monde étrange où un gaz est acceléré dans un divergent. Fascinant !

Oui bien simpa de parler de ça, je voyais vaguement comment ça marchait mais c'est plus clair à présent.
Ca m'est arrivé de temps en temps d'entendre un bang mais pratiquement jamais.

Mathieu a écrit:Oui bien simpa de parler de ça, je voyais vaguement comment ça marchait mais c'est plus clair à présent.
Ca m'est arrivé de temps en temps d'entendre un bang mais pratiquement jamais.

Bizzare, le passage du mur du son est interdit au-dessus du territoire...

Bin pourtant, quand j'étais petit, j'en ai entendu des passage du mur du son, en plein été, le silence règnee, soudain un briut sourd, puis un Bang, un second moins forts et quelques dixiemes de secondes avant, le passage casi silencieux d'un mirage....
Le passage se faisait au loin (quelques km), donc pas de problème de vitres explosées!!

AH le petit KEVINOU il fait de bon petit exposés . MDR /12/54345/

mouskipu a écrit:Bin pourtant, quand j'étais petit, j'en ai entendu des passage du mur du son, en plein été, le silence règnee, soudain un briut sourd, puis un Bang, un second moins forts et quelques dixiemes de secondes avant, le passage casi silencieux d'un mirage....
Le passage se faisait au loin (quelques km), donc pas de problème de vitres explosées!!

Même en training, les chasseurs n'ont pas le droit de passer le mur du son, ils ont le droit qu'en cas d'urgence, du genre abattre un appareil ennemi ou dans le cadre du plan vigipirate...

@++

clint11 a écrit:AH le petit KEVINOU il fait de bon petit exposés . MDR /12/54345/

Tout à fait d'accord, c'est du bon boulot. Je pense d'ailleurs avoir trouvé la source de son inspiration:
http://perso.id-net.fr/~brolis/docs/mur/mur1.html



Si on me cherche je suis déjà dehors...

Je ne pourrais pas confirmer que c'était un avion de chasse qui ai passé le mur du son mais je me souviens, au moins une fois, d'avoir entendu un bang instantanné, qui a raisonné un peu, c'était en été et il fesait très beau si jme souviens bien, donc je pense que s'en était un.

AH le petit KEVINOU il fait de bon petit exposés . MDR


Tout à fait d'accord, c'est du bon boulot. Je pense d'ailleurs avoir trouvé la source de son inspiration:
http://perso.id-net.fr/~brolis/docs/mur/mur1.html

MDR

Salut

Comment ça vous m'avez cru assez intelligent pour pondre ça tout seul, vous me flattez

A bientôt

question comme sa de quoi depend la vitesse du mur du son je crois que c'est de la temperature et de l'hygrometrie c sa???
merci
a++ thomas

La célérité du son dépend de la température. On a la formule de la célérité (en m/s) :

C (en m/s) = 20,04 * racine carrée (Température en Kelvin)

alphasierra a écrit:La célérité du son dépend de la température. On a la formule de la célérité (en m/s) :

salut

il me semble que le terme célérité est résevé à la lumière: c'est la vitesse de la lumière.
à confirmer par les experts

bon vol

Salut,

La temperature en Kevin ??? je suis si célèbre que ça ??? :D:D

Et oui Kévin c'est presque ça

Sinon côté vocabulaire on parle bien de la célérité du son, et non de sa vitesse

Sujet très intéressant, et j'ai une question à propos:

Le son est une onde de vibrations, pourquoi alors voit-on sur les photos une sorte de cône en brume ou je ne sais quoi ?

C'est une condensation locale dueà un fort taut d'humidité de l'air mais je ne peux pas te dire pourquoi ça forme une sorte de parabole

Globalement Billou a raison. Ca n'est pas systématique, mais ce sont les uniques photos/vidéo que l'on voit parce que sinon on pourrait pas dire que c'est M0.8 ou >M1.00.

Par contre ca ne forme pas une parabol mais une esquisse de cone (le cone de mach, que forme l'onde de choc tant qu'on est en supersonique).
Ces ondes se matérialisent en fait en transsonique. J'ai vu ca sur des avions qui n'étaient pas supersonique (heureusement pour mon ouïe ).
Je saurais pas en dire plus. La physique dans le domaine transsonique est quelque chose de très compliqué (et c'est pour ca qu'on a eu du mal à atteindre Mach1 et qu'on a appellé ca le "Mur du Son")

Chers amis, la chose est simple...
Ces "brumes" n'ont rien à voir avec un vol transsonique ou un passage du mur du son, c'est pourquoi je suis surpris de les voir illustrer ce propos...
Faisons appel à la mécanique des fluides...
dans une atmosphère très humide, on peut observer ces "brumes" à certains endroits de l'appareil et non à d'autres, et ces "nuages" accompagnent l'avion.
En effet, l'air est presque saturé en humidité et l'avion volant à une vitesse assez élevée (qui n'est ni nécessairement subsonique ou transsonique mais seulement suffisante), pour atteindre en certains points la pression de vapeur saturante.
Appliquons la loi de Bernouilli sur une ligne de courant épousant la forme de l'avion volant à vitesse constante (régime permanent, écoulement incompressible, irrotationnel, homogène,fluide considéré parfait, ce sont les 5 hypothèses pour appliquer Bernouilli et que l'on suppose ici en bonne approximation):
P1/ù+(v1)²/2+g*z1=P2/ù+(v2²)/2+g*z2
P la pression
ù la masse volumique
z l'altitude
1 relatif à un point où l'écoulement est "normal", 2 relatif au point où l'on atteint la pression de vapeur saturante.
Comme en certains points (verrière, ailes), on peut considérer un resserrement des lignes de courant, par effet venturi la vitesse augmente et la pression en ce point diminue. On atteint alors la pression de vapeur saturante, c'est à dire la pression à atteindre pour une température donnée (constante) afin de porter l'eau contenu dans l'air à ébullition. Il se forme alors un nuage d'eau condensée en ces endroits, car l'eau bout!

Il suffit donc de créer la dépression nécessaire (donnée par la formule de Bernouilli) et on voit aisément que quand bien même la vitesse doit être élevée, il n'y a ici aucun rapport tangible à la vitesse du son.

Je veux bien répondre à vos questions dans la limite de mes très faibles compétences..
@bientôt

Merci pour ces infos.
Je savais qu'il y avait une question d'humidité mais j'ai oublié de le préciser (ya qu'à voir après une averse, ce que ca donne ).
J'ai appris pas mal de choses dans ton post, merci

Francesco !

Est-ce la même formule de Bernouilli et donc le même principe qui expliquent les "traînées blanches" que l'on peut constater derrière les aéronefs évoluant en altitude ?

Pour les trainées de condensation, il me semble que c'est plutot une question de choc thermique.
Ceci dit la pression atmo et l'humidité entrent bien en jeu, puisque les trainées tiennent plus ou moins bien.
Voici un lien sur le sujet : http://fr.wikipedia.org/wiki/Contrail


Mais le lien le plus encyclopédique sur le sujet est probablement celui-ci : http://www.chemtrails-france.com/

Chemtrails-France.com a écrit:On peut classer les avions en fonction de leur altitude:
-Haute altitude: Boeing 717, ...
-Moyenne altitude: Atr 72, ...
-Basse altitude: Airbus A340, Lockheed L-1011 Tristar, ...

Francesco a écrit:[...]On atteint alors la pression de vapeur saturante, c'est à dire la pression à atteindre pour une température donnée (constante) afin de porter l'eau contenu dans l'air à ébullition. Il se forme alors un nuage d'eau condensée en ces endroits, car l'eau bout!

Ta définition de la pression de vapeur saturante n'est pas la bonne. C'est la pression à partir de laquelle un corps (ici l'eau sous forme de vapeur d'eau donc invisible) est présent sous 2 phases (eau liquide dans notre cas). Concrètement de l'eau liquide (donc visible) apparaît à certains endroits. La cause est toujours une dépession (enfin dans le cas qui nous concerne).

Il y'a la dépression au niveau de l'intrados, au niveau des tourbillons marginaux en bout d'aile et aussi la dépression crée par l'onde en transsonique et supersonique. Cette dernière prend la forme d'un cône. En effet une onde de choc n'est qu'un fort gradient de pression (passage rapide de haute à basse pression ou l'inverse). Il faut aussi savoir que ce phénomène se produit aussi en-dessous de la vitesse du son (à partir de Mach 0.8 environ) car localement le flux d'air peut atteindre des vitesses supersonique alors que la vitesse de l'avion est inférieure à Mach 1.

jihef a écrit:
Ta définition de la pression de vapeur saturante n'est pas la bonne. C'est la pression à partir de laquelle un corps (ici l'eau sous forme de vapeur d'eau donc invisible) est présent sous 2 phases (eau liquide dans notre cas). Concrètement de l'eau liquide (donc visible) apparaît à certains endroits. La cause est toujours une dépession (enfin dans le cas qui nous concerne).

Il y'a la dépression au niveau de l'intrados, au niveau des tourbillons marginaux en bout d'aile et aussi la dépression crée par l'onde en transsonique et supersonique. Cette dernière prend la forme d'un cône. En effet une onde de choc n'est qu'un fort gradient de pression (passage rapide de haute à basse pression ou l'inverse). Il faut aussi savoir que ce phénomène se produit aussi en-dessous de la vitesse du son (à partir de Mach 0.8 environ) car localement le flux d'air peut atteindre des vitesses supersonique alors que la vitesse de l'avion est inférieure à Mach 1.

C'est vrai que j'ai peut être été un peu rapide sur la définition de la pression de vapeur saturante... Typiquement les endroits où l'on voit ces nuages sont derrière la verrière et au niveau de l'aile. En tous cas, pas besoin d'être à M1 pour observer le phénomène!