Pour aborder ce chapitre avec succès, il est essentiel d'avoir une bonne maîtrise des notions suivantes, acquises lors de vos précédentes années de lycée :

• En Première : La notion générale d'onde mécanique progressive. Vous devez savoir qu'une onde est une propagation d'une perturbation, sans transport de matière mais avec transport d'énergie. La distinction entre une onde longitudinale et transversale est également un atout.
• En Seconde et Première : Les concepts de grandeurs physiques fondamentales comme la distance (en mètre, ), le temps (en seconde, ), et la vitesse (en mètre par seconde, ).
• En Mathématiques : Une connaissance des fonctions logarithmiques, notamment la fonction (logarithme décimal), vous sera très utile pour comprendre le niveau d'intensité sonore.

Ce cours sur les ondes sonores s'inscrit parfaitement dans le thème “Ondes et signaux” du programme de Physique-Chimie de Terminale Technologique, constituant une application concreète des principes généraux des ondes et préparant à l'étude des signaux en général.

Le son est une onde mécanique progressive. Contrairement à la lumière, le son ne peut absolument pas se propager dans le vide.

<font color=“blue”>Définition :</font> Une onde mécanique est une propagation d'une perturbation dans un milieu matériel élastique, sans transport de matière.

<font color=“blue”>Définition :</font> Une onde longitudinale est une onde dont la perturbation est parallèle à la direction de propagation. C'est le cas du son.

La vitesse de propagation du son, souvent notée , dépend du milieu.

 <tr>
 <th>Milieu</th>
 <th>Vitesse du son (à 20 °C)</th>
 </tr>
 <tr>
 <td>Air</td>
 <td>Environ <m>340 m.s^-1</m></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Eau</td>
 <td>Environ <m>1500 m.s^-1</m></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Acier</td>
 <td>Environ <m>5000 m.s^-1</m></td>
 </tr>

La vitesse du son dans l'air à est d'environ .

• Ondes sonores : fréquence entre et .
• Infrasons : fréquence < .
• Ultrasons : fréquence > .

Période : exprimée en secondes (). Fréquence : exprimée en Hertz ().

Relation : et

<font color=“blue”>Définition :</font> La longueur d'onde (m) est liée à la vitesse et à la fréquence par :

Exemple : et donne .

L'intensité sonore s'exprime en . Le seuil d'audibilité est .

Le niveau d'intensité sonore s'exprime en décibels () :

Exemple : Si , alors : .

L'écho nécessite un délai de plus de .

Le son contourne les obstacles. L'effet est marqué quand l'ouverture est proche de .

Changement apparent de fréquence dû au mouvement. * Source s'approche : ondes compressées, son plus aigu. * Source s'éloigne : ondes étirées, son plus grave.

—

<font color=“orange”>Exercice 1 : Écho</font> Écho reçu après . Vitesse . Distance totale : . Profondeur : .

<font color=“orange”>Exercice 2 : Concert</font> .

• Vitesse air : .
• Relation : .
• Relation fondamentale : .
• Niveau sonore : .