La propagation d'un signal sonore et sa vitesse

Le rôle du milieu matériel

Un signal sonore se propage grâce à la vibration de proche en proche des particules du milieu qu'il traverse. Cette propagation nécessite donc obligatoirement la présence d'un milieu matériel : solide, liquide ou gazeux.

Contrairement à la lumière, un son ne peut pas se propager dans le vide, puisqu'aucune particule de matière n'y est présente pour transmettre la vibration.

La vitesse de propagation du son

La vitesse de propagation d'un signal sonore dans l'air, à 20°C, vaut environ 340 m·s^-1.

Cette vitesse dépend du milieu de propagation : elle est plus élevée dans l'eau (environ 1500 m·s^-1) et encore plus élevée dans certains solides, comme l'acier.

La vitesse du son reste néanmoins très inférieure à celle de la lumière dans l'air ou le vide, qui vaut environ 3,0 × 10⁸ m·s^-1, soit près d'un million de fois plus rapide.

Mesurer la vitesse d'un signal sonore

La vitesse de propagation d'un son se mesure en chronométrant la durée Δt nécessaire au signal pour parcourir une distance connue d, puis en appliquant la relation :

v = d / Δt

Exemple d'application

Un signal sonore parcourt 170 m en 0,50 s. Sa vitesse de propagation vaut v = d / Δt = 170 / 0,50 = 340 m·s^-1, une valeur cohérente avec celle attendue dans l'air.

L'essentiel

Un son se propage uniquement dans un milieu matériel, jamais dans le vide.
Vitesse du son dans l'air : environ 340 m·s^-1, bien plus faible que celle de la lumière.
v = d / Δt : méthode de mesure d'une vitesse de propagation.
Piège classique : confondre la propagation du son, qui nécessite un milieu matériel, avec celle de la lumière, qui se propage aussi dans le vide.

De la voix humaine au sonar : le son, une vibration invisible qui voyage