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pour la physique, la son Il est un 'oscillation (A mouvement dans l'espace) porté par les particules (atomes et molécules) dans un milieu. Dans le cas du son qui se propage dans la moitié fluide (Typiquement, dans l'air), les oscillations sont les déplacements des particules, autour de la position de repos et le long de la direction de propagation des ondes, provoqué par mouvements vibratoires, à partir d'un objet donné, appelé source son, qui transmet son mouvement aux particules adjacentes, en raison des propriétés mécaniques du support; les particules à leur tour, en commençant à osciller, transmettent le mouvement aux autres particules voisines et celles-ci à son tour avec une autre à nouveau, ce qui provoque une variation locale de la pression; De cette manière, un simple mouvement de vibration se propage mécaniquement donnant lieu à une 'onde sonore (ou ondes acoustiques), Qui est donc onde longitudinale.

onde sonore
représentation graphique d'une onde sonore

Les ondes sonores peuvent être représentées graphiquement au moyen d'un graphique cartésien indiquant le temps (t) en abscisse et le déplacement des particules (s) en ordonnée. La piste illustre les mouvements des particules à la fin, la particule se déplace à partir de son point de repos (axe x) jusqu'à ce que le pic du mouvement oscillatoire, représentée par la branche ascendante d'une parabole qui atteint le point maximal parabolique. Ensuite, la particule commence un nouveau passage dans la direction opposée, en passant par le point de repos et de continuer par inertie jusqu'à ce qu'un nouveau pic symétrique au précédent, ce mouvement est représenté par la branche descendante, qui coupe l'axe des abscisses, se poursuit dans la phase négative jusqu'à la vaisselle. Enfin, la particule retourne à nouveau et répète la séquence de mouvements, ainsi que fait le motif graphique.

la période (Graphiquement le segment entre deux crêtes) est le temps pris par la particule pour revenir au même point après le démarrage du changement de vitesse (il indique la durée d'une oscillation complète). La distance de l'arête à l'axe des abscisses indique, au contraire, l 'amplitude du mouvement, en d'autres termes la distance maximale parcourue par la particule à partir de sa position de repos au cours de l'oscillation. Cependant, en dépit de la période et l'amplitude sont deux quantités qui suffirait à elle seule pour décrire les caractéristiques d'une onde, ils ne sont pas souvent utilisés, du moins pas sous une forme pure: en acoustique que vous préférez, en fait, utiliser d'autres grandeurs dérivées de ces . Le nombre de périodes dans une seconde EXPRIME fréquence en hertz (Hz). amplitude de l'onde, cependant, calcule la pression acoustique, définie comme étant le changement de pression par rapport à l'état de repos, et puissance et l 'intensité acoustique, défini comme le rapport entre la puissance de l'onde et la surface parcourue par celui-ci; l'intensité des ondes sonores est généralement mesurée en décibel.

Types d'ondes sonores

Il y a trois différents types d'ondes sonores et chacun est identifiable par une tendance graphique particulière

  • la ondes sinusoïdales: Les vagues de la trajectoire régulière: les pics sont spéculaire dans les vallées et prend la forme caractéristique de sinusoïde. Les principales caractéristiques sont précisément les graphique sine et périodicité.
  • la ondes périodiques non sinusoïdaux: Je suis toujours des vagues de la mise en page régulière, comme les pics sont spéculaires dans les vallées, mais leur forme est plus complexe que le précédent, car il présente un certain nombre d'anomalies dans les courbes. Les caractéristiques sont les suivantes: périodicité et graphe non sinusoïdal. Le théorème de Fourier assure qu'ils sont toujours exprimable en tant que somme des composants discrets sinusoïdal d'amplitude appropriée, la fréquence - multiple de la fréquence fondamentale - et en phase.
  • la ondes apériodiquesIls ne sont pas des vagues régulières: la piste a une forme chaotique et zigzaguant. Ils sont caractérisés par l'absolu irrégularités du graphe et par 'apériodicité; Ils sont caractéristiques des pistes sons.

Pour une description des ondes simples des paramètres de fréquence et d'amplitude sont suffisantes, alors que les vagues apériodiques, en raison de leur apériodicité, ne peuvent pas être décrits par un paramètre. Au lieu de cela, dans la description des ondes complexes sont votées oui la fréquence et l'amplitude, mais étant donné les anomalies de la piste, ces deux paramètres simples seuls ne sont pas suffisamment complètes, car il est nécessaire de recourir à la décomposition d'onde fondamentale dans une série d ' ondes simples, qui sont analysées au lieu des quantités habituelles. Les ondes simples ou formants, résultant de la décomposition d'une onde complexe, sont appelés harmoniques et constituent ensemble ce que l'on appelle le spectre des ondes sonores. Une très importante caractéristique des harmoniques est que leurs fréquences correspondent toujours à des multiples entiers de la fréquence d'onde complexe, et sont indiqués par F0, F1, F2, etc .. avec l'indice qui correspond au rapport entre la fréquence de l'onde fondamentale et de l'harmonique

L'équation des ondes sonores

Considérons un volume d'air . Dans ce document, l'air se trouve à la densité de repos .

Après compression, la longueur du volume devient et sa densité .

En calculant la différence pression le volume de la fin, vous aurez:

tandis que force valeur

tout en tenant compte de la La loi de Newton vous avez

Assimiler les deux derniers rapports, et en divisant les deux côtés par , vous obtenez

Maintenant, l'application de la règle de la chaîne, vous pouvez réécrire comme suit:

Faisant usage de de conservation de la masse, exigeant ainsi que la masse d'air contenu dans le volume ne change pas avant et après la compression, devra être:

dérivation vous obtenez

et, en différenciant par rapport à il est

Maintenant, l'équation est sous la forme

Pour résoudre ce problème, il est nécessaire de trouver une relation entre la pression et la densité.

Étant donné que la compression se produit rapidement, on peut supposer qu'il se passe dans régime adiabatique

Pour les lois de (adiabatiques) De la pression est obtenue , avec constante.

Différencier par rapport à , vous avez

En utilisant la relation ci-dessus entre et vous obtenez

Il représente le reste à la pression de l'air dans le livret.

En insérant cette relation dans l'équation de l'onde précédente est obtenue

Si les perturbations sont assez petites, puis , les équations sont linéarisées et devient

ce qui correspond à 'équation d'onde dans le cas unidimensionnel pour les ondes qui se propagent à la vitesse

Vitesse du son

icône Loupe mgx2.svg Le même sujet en détail: vitesse du son.

La vitesse du son dans un gaz est la suivante:

γ est le rapport de chaleur spécifique à pression constante et de la chaleur spécifique à volume constant, p0 est le pression gaz statique (dans la vie quotidienne: la pression atmosphérique), ρ0 la densité gaz.

Utilisation de la Loi Idéal gaz

MM est le masse molaire, R la constante universelle des gaz et T la température absolue (en kelvin), La vitesse du son peut être réécrite comme:

La réflexion et l'incidence des ondes sonores

Si la taille de la surface réfléchissante sont grandes par rapport à la longueur de l'onde sonore, les lois de son de réflexion sont similaires à ceux de la réflexion optique.

Considérons l'incidence sur la surface de séparation entre deux milieux; nous avons:

avec c la vitesse du son dans les deux milieux.

Lorsque l'angle d'incidence est supérieure à la limite d'angle

Nous avons la réflexion totale des ondes sonores. Ce phénomène peut également être réalisée dans la transition entre deux couches d'air à différentes températures, avec la naissance de domaines de l'observation acoustique.

Articles connexes

liens externes