Thread by @val_scienshonor

Voici un #sonicboom, généré par un #avion qui passe la vitesse du son. Mais comment ça se passe du coup ? Un thread d’Acoustique qui vous explique le lien entre les avions et les trompettes. ⬇️⬇️⬇️

J’ai lu 2 3 bêtises sur le #sonicboom ici et là, en lien avec les évènements de #Paris. Du coup je me permets d’apporter quelques éclairages, humblement évidemment :-)

Premièrement, @ProfDuthoit vous a fait des dessins pour y voir plus claire :-)

https://twitter.com/ProfDuthoit/status/1311269407482695681?s=20

Le phénomène serait donc dû à une sorte d'empilement d'ondes. Heh, en fait, pas que...

Chose important : on notera qu’à basse altitude, genre à la plage, la pression atmosphérique est en moyenne ~1bar. Pour une altitude de 10km, la pression atm. est cette fois plutôt dans les 0.25 bar.
lavionnaire.fr/MeteoPression.…

Ce que ça change c’est que le son se propage moins vite en altitude : 0m => 340m/s ; 10km => 300 m/s. Donc un avion qui va à plus de 300m/s à 10km d’altitude, passe quand même le mur du son.

Historiquement, le phénomène du sonic boom est apparu avec les avions militaires capables de franchir la barre de la vit du son. Et le phénomène a commencé à être étudié dans les années 50. Perso, je me souviens du concorde qui passait à #Tahiti près de la maison...0/10, pas ouf

C’est dans les années 70 cependant qu’on commence à avoir de vraies percées dans le domaine scientifique. On établit notamment des modèles de propagation longues distances pour les chocs, la différence de température entre le sol et l’avion rentre notamment bcp en compte.

Mais ce qui nous intéresse le plus : le fameux “empilement” d’onde au niveau du nez de l’avion… n’est pas si mystérieux que ça ressemble un peu à ce que vous faites en passant la main dans l’eau à une vitesse suffisante.

Sauf que dans le cas de l’avion, on arrive à former des front d’onde extrment dense et le #boom qu’on entend va dépendre énormement de sa propagation jusqu’à vos oreilles.

En gros, l’air peut se comprimer, mais la vitesse du son varie avec la pression, donc en comprimant l’air suffisamment, on peut changer la vitesse du son.

Et ça, dans le cas d’un “empilement d’onde” suffisamment dense, le son densifie tellement l’air localement que cet effet de changement de vitesse du son n’est plus négligeable. On entre dans le beau royaume de l’acoustique non linéaire ! Yay !

Du coup, si on trace la perturbation causée par l’avion on obtient le premier graphe. Sauf que le son se propage plus vite au niveau des sommets du graphe qu’au niveau des minima. ref : Carlson, JASA 1972

En corrigeant la forme de l’onde en prenant compte que le sommet vont plus vite que les creux, on a les seconde graphe. Puis, on retrace le 2è graphe pour n’avoir qu’une valeur à chaque instant le long de l’axe horizontal, graph3. On obtient des ondes de chocs !

C’est ce genre d’ondes de chocs qui se propagent jusqu’à vos oreilles font cet effet de sonic boom justement :-)

Notons que ce phénomène est aussi ce qu’il se passe quand un train entre ou sort violemment d’un tunnel. Je ne rentre pas dans le détail parce qu’en vrai il faudrait que je me remette dedans tellement le sujet est complexe… ref : Matsuo, ShockWaves 1992

Et c’est exactement ce qu’il se passe dans un instru à vent ! Ds une trompette par exemple, le son est tellement fort qu’on forme des ondes de chocs à l’intérieur de l’instrument, c’est ce qu’on appelle un son cuivré! Ce qui n’a rien à voir avec le matériau utilisé d’ailleurs...

Voilà, j'espère que j'ai pas dit trop de bêtises, le sujet est plus complexe qu'il n'y paraît.

Le RT n'est pas puni.

Des bisous à vous ❤️