Le MUR DU SON, c'est quoi

obiyann

Bonjour les padawans de la physique. Aujourd'hui je vous explique comment fonctionne le son et ce qu'est le mur du son. N'hésitez pas à partager cette vidéo, c'est gratuit  Ma chaine twitch: https://www.twitch.tv/obiyann Facebook: https://www.facebook.com/obiyannexplique twitter: https://twitter.com/obiyannexplique instagram: https://www.instagram.com/obiyannexplique/?hl=fr  source: https://www.youtube.com/watch?v=gBHU0QIM3Ik&list=WL&index=65&t=2s https://www.youtube.com/watch?v=JO4_VHM69oI&list=WL&index=64 https://www.youtube.com/watch?v=-_xZZt99MzY&list=WL&index=63 https://www.youtube.com/watch?v=Y585z2XRFFs&list=WL&index=62 https://www.youtube.com/watch?v=TgJKf3G6LuE&list=WL&index=61 https://www.youtube.com/watch?v=qV4lR9EWGlY&list=WL&index=60 https://www.youtube.com/watch?v=-xxkUvWEtSA&list=WL&index=59 https://www.youtube.com/watch?v=RxdFP31QYAg&list=WL&index=58

Transcript

00:00 Tu savais que la vitesse de la lumière était supérieure à celle du son ?

00:02 Ah non, pas du tout !

00:03 Bah si, regarde !

00:04 En premier, on te voit, t'as l'air brillant.

00:06 Et après, on t'entend, bah t'as l'air con.

00:08 FUSION !

00:10 AAH !

00:11 *Bruit de fusion*

00:14 Bonjour les padawans de la physique !

00:15 Obian pour vous servir.

00:17 Bienvenue sur la chaîne qui répond à VOS questions.

00:19 Et pour ce faire, laissez-les en commentaire, et j'y répondrai lors d'une prochaine vidéo.

00:22 Aujourd'hui, on répond à juste un vidéomane

00:24 qui nous demande comment marche le mur du son.

00:26 Bon déjà, avant de parler de ce que c'est le mur du son,

00:27 on va peut-être déjà voir ce que c'est le son tout court.

00:29 Si on prend la définition exacte en science physique,

00:31 il s'agit de vibrations mécaniques d'un fluide

00:34 qui se propage sous forme d'ondes longitudinales

00:37 grâce à la déformation élastique de ce fluide.

00:39 Qu'est-ce que ça peut bien vouloir dire ?

00:40 Effectivement, dit comme ça, c'est pas très compréhensible.

00:43 Je vais essayer de vous l'expliquer d'une manière un peu plus simplifiée.

00:45 Déjà, on va commencer par le terme "fluide".

00:46 J'en ai parlé plein de fois dans des vidéos, sans jamais l'expliciter.

00:49 Un fluide, qu'est-ce que c'est ?

00:50 Et bien un fluide, c'est soit un gaz, soit un liquide.

00:52 Dès que c'est solide, c'est plus un fluide,

00:54 vu qu'on a dit que le son, c'était une vibration mécanique d'un fluide.

00:57 Donc, ça veut dire la vibration mécanique,

01:00 soit d'un gaz, soit d'un liquide.

01:02 Et pour comprendre pourquoi le son se propage dans un fluide

01:04 et pas dans un solide,

01:05 il va falloir qu'on s'intéresse à la matière.

01:07 Car la matière, peu importe sa forme, est composée d'atomes.

01:10 Seulement, l'arrangement des atomes va être différent

01:13 suivant sous quel état est cette matière.

01:15 En effet, l'arrangement est différent,

01:16 que ça soit un liquide, un gaz ou un solide.

01:19 Lorsque la matière est en état solide,

01:21 les atomes sont très rapprochés, très compacts.

01:23 Mais surtout, ils sont immobiles.

01:25 On ne peut pas les déplacer.

01:27 Par contre, dans un liquide ou dans un gaz,

01:28 là, les atomes peuvent bouger.

01:30 Ils peuvent se rapprocher, s'éloigner les uns des autres.

01:32 En fait, dans un fluide, je peux déplacer les atomes.

01:35 Et là, maintenant, on va comprendre un peu

01:37 ce que c'est une augmentation de pression.

01:39 Puisque quand je viens augmenter la pression,

01:41 je viens donc compresser les atomes,

01:43 les rapprocher les uns des autres.

01:45 Si, bien sûr, je diminue la pression,

01:47 c'est l'inverse qui se passe.

01:49 On vient éloigner les atomes les uns des autres.

01:51 À partir de maintenant, on va s'intéresser qu'à un fluide.

01:53 À un gaz, pour être précis.

01:55 À savoir l'air.

01:56 Et on va regarder un peu comment fonctionne le son dans l'air.

01:58 Pour ce faire, on va prendre une enceinte,

02:00 et on va regarder comment se comporte le son

02:02 dans l'air qui l'entoure.

02:03 On l'a déjà vu dans une vidéo précédente,

02:04 une enceinte, comment ça fonctionne ?

02:06 C'est une membrane qui va faire des allers-retours.

02:08 On va prendre une phase, la phase de l'aller.

02:11 Et on voit bien que quand l'enceinte fait un aller,

02:13 elle vient donc pousser les atomes

02:15 et les faire se rapprocher de ceux qui sont juste après.

02:18 On a dit le rapprochement des atomes,

02:20 c'est une augmentation de pression.

02:22 Mais quand la membrane revient en arrière,

02:25 là, elle vient donc créer une dépression,

02:27 une baisse de pression.

02:28 Les atomes reviennent en arrière, s'écartent.

02:31 Donc si on prend le comportement de notre enceinte,

02:33 qui va ne faire que des allers-retours pour créer un son,

02:36 il y aura donc une succession de montées de pression,

02:38 baisses de pression, montées de pression, baisses de pression,

02:40 et ainsi de suite.

02:40 Sauf que des atomes, il n'y en a pas juste autour de l'enceinte.

02:43 Il y en a partout dans l'air.

02:44 Donc, pour les atomes en phase de l'enceinte,

02:46 ils vont être déplacés.

02:47 Ils vont se rapprocher de ceux qui sont juste après.

02:50 Ensuite, ce sont les atomes juste après qui vont se déplacer,

02:54 et donc se rapprocher de ceux encore après.

02:56 Et effectivement, si on continue, il va y avoir une propagation.

03:00 C'est comme ça que le son se propage dans l'air,

03:02 par le déplacement successif des atomes.

03:04 Donc là, ce qu'on va regarder, c'est une enceinte qui émet un son,

03:06 et on va regarder exactement comment se comportent les atomes autour de cette enceinte.

03:10 Vous voyez un peu comment ça réagit ?

03:11 Ça fait une forme d'onde.

03:13 Et oui, le son est une onde.

03:15 Pour voir cette forme d'onde, ce qu'on va faire,

03:17 c'est qu'on va tracer l'évolution de la pression en fonction du temps.

03:19 L'enceinte, on a dit qu'elle faisait des allées-retours.

03:22 Donc quand elle faisait un allée, il y a une montée de pression.

03:24 Et quand elle faisait un retour, il y a une baisse de pression.

03:26 On monte dans la courbe, il y a une montée de pression,

03:28 ça veut dire qu'il y a un allée de l'enceinte.

03:30 On commence à diminuer en pression,

03:32 on descend, descend, descend, descend, donc ça c'est le retour.

03:34 Puis on commence à remonter, c'est l'allée.

03:36 Et on commence à redescendre, c'est le retour, et ainsi de suite.

03:39 On arrive sur une forme qu'on appelle périodique.

03:41 Qu'est-ce que ça veut dire périodique ?

03:42 Bien, ça veut dire qu'un motif est répété plusieurs fois d'affilée.

03:46 En l'occurrence, on voit bien que notre courbe, c'est bien un motif qui se répète plusieurs fois.

03:50 Lorsqu'on est en présence d'un phénomène périodique comme ici,

03:52 il y a deux paramètres qui vont sortir.

03:54 Le premier paramètre, ça va être la période.

03:56 La période, c'est le temps en secondes qu'on va mettre pour faire un motif.

04:00 Et le deuxième paramètre qui découle de la période, ça sera la fréquence.

04:03 La fréquence, qu'est-ce que c'est ?

04:04 Eh bien, c'est le nombre de motifs qu'on peut faire en une seconde.

04:07 C'est d'ailleurs l'inverse de la période.

04:09 Notre oreille ne perçoit pas tous les sons.

04:11 Elle a une certaine gamme de fréquences audibles.

04:13 La gamme de fréquences que l'oreille humaine peut entendre va de 20 Hz à 20 000 Hz.

04:18 Tout ce qui va être en dessous de 20 Hz, c'est ce qu'on va appeler des infrasons.

04:21 Et tout ce qui va être au-dessus de 20 000 Hz, 20 kHz, c'est ce qu'on va appeler des ultrasons.

04:25 Un truc qu'il faut savoir, c'est que plus la fréquence est faible, donc plus je me rapproche des 20 Hz,

04:30 plus le son va être grave.

04:31 Et inversement, plus la fréquence va être élevée et plus le son va paraître aigu.

04:36 Bon, tout ça, c'est bien beau.

04:37 On a vu le son créé par une enceinte qui est immobile.

04:40 Mise à part les mouvements de membrane, mais elle ne bouge pas, elle ne se déplace pas.

04:43 Que se passe-t-il si le son est sur quelque chose de mobile ?

04:47 D'ailleurs, vous avez déjà dû vous en apercevoir dans la rue,

04:49 lorsqu'une ambulance...

04:50 Il est où le U ?

04:51 Le U ?

04:52 Le U.

04:53 Mais de quel U tu parles ?

04:54 Il est où le U de l'ambulance, tête de l'oeuf ?

04:57 Ah ouais, c'est vrai, il y a un U dans "ambulance".

04:59 Du coup, ce que je disais, c'est que quand une ambulance arrive pleine balle, sirène à fond,

05:04 et qu'on est immobile, on entend ça.

05:06 *Sirène à fond*

05:15 Quand on est devant l'ambulance, qu'elle se rapproche de nous, on entend un son aigu.

05:19 Et lorsqu'elle passe et qu'elle repart, et qu'on est donc derrière elle, on entend un son plus grave.

05:24 Ça, c'est à cause d'un effet que vous connaissez peut-être.

05:26 C'est l'effet Doppler.

05:27 Et ça, je vais vous l'expliquer tout de suite.

05:29 Sinon, tu comptes parler un jour du mur du son ou bien... ?

05:31 Oui, j'y viens, j'y viens.

05:33 Mais je suis bien obligé d'expliquer un peu tout ça pour comprendre comment on arrive au mur du son.

05:36 Prenons notre ambulance à l'arrêt.

05:38 On voit qu'elle émet un son de même fréquence tout autour d'elle.

05:42 Il n'y a aucune variation de fréquence.

05:44 Qu'est-ce qui se passe quand elle se déplace ?

05:46 Et bien, c'est comme si elle écrasait les ondes de devant.

05:49 C'est une image, hein.

05:50 Par contre, si on regarde l'arrière de l'ambulance, on voit que là, c'est l'inverse.

05:54 On ne tasse plus les ondes, elles s'écartent.

05:58 Et donc, à l'avant de l'ambulance, les ondes se rapprochent.

06:01 La fréquence va donc augmenter.

06:03 S'il y a où elle augmente, le son devient plus aigu.

06:06 À l'inverse, on a dit qu'à l'arrière, les ondes s'espaçaient.

06:09 La fréquence donc diminue.

06:11 Le son est donc entendu plus grave.

06:13 Mais ce phénomène est bien uniquement perçu par la personne qui ne bouge pas

06:17 et qui regarde l'ambulance passer.

06:19 Le conducteur, lui, il entend la même fréquence tout le temps.

06:22 D'ailleurs, je fais un petit aparté sur l'effet Doppler.

06:24 Pour que vous compreniez que ce n'est pas qu'avec le son que ça marche.

06:27 C'est avec tout ce qui va être de forme ondulatoire.

06:30 La lumière, par exemple, c'est aussi une onde.

06:32 D'ailleurs, si vous voulez un épisode sur la lumière, vous savez ce qu'il vous reste à faire.

06:34 Bref, revenons à nos moutons.

06:36 Ou plutôt, à notre ambulance.

06:37 Même avec la meilleure volonté du monde, une ambulance ne dépassera jamais les 300 km/h.

06:42 Déjà, c'est une sacrée ambulance.

06:43 Eh bien, la vitesse de propagation du son dans l'air est de 340 m/s, soit 1200 km/h.

06:50 Donc, on voit bien que cet effet Doppler est limité de par la vitesse de l'ambulance.

06:54 Elle ne rattrapera jamais la vitesse du son.

06:57 Donc, pour pouvoir expliquer ce qu'est le mur du son, on va être obligé de changer de véhicule.

07:01 On va partir sur un avion. Un avion supersonique.

07:03 Donc, prenons notre avion qui va augmenter sa vitesse.

07:06 Tout comme avec l'ambulance, au fur et à mesure de l'augmentation de vitesse,

07:09 la fréquence au nez de l'avion va augmenter de plus en plus.

07:13 Mais quand notre avion arrive à la vitesse du son, que se passe-t-il ?

07:16 Eh bien, les ondes sonores qui se rapprochaient de plus en plus vont se confondre en une seule.

07:21 C'est logique, hein ? L'effet Doppler nous dit que plus on avance vite, plus les ondes se rapprochent.

07:26 Eh bien, quand toutes les ondes se confondent en une seule,

07:29 c'est à ce moment-là qu'on va entendre le bang supersonique.

07:32 L'avion vient de passer Mach 1, vient de passer la vitesse du son.

07:36 Il vient donc de...

07:37 "Passer de la fureur du son son, le signe de mon nom"

07:41 "Je me place, efficace, suis ma direction, je suis vieux"

07:45 Et d'ailleurs, voilà à quoi ça ressemble.

07:47 *Bruit de son*

07:53 Vous avez entendu le bang supersonique ?

07:55 Il apparaît après que l'avion soit passé.

07:58 C'est normal, l'avion va plus vite que la vitesse du son, donc le son arrive après.

08:03 Et tout ça, à cause de l'effet Doppler.

08:05 Et voilà, c'est tout pour moi ! J'espère que cette petite vidéo vous a plu.

08:08 Si c'est le cas, n'hésitez pas à vous abonner et à mettre le petit like.

08:11 Si vous ne ratez aucune des prochaines vidéos, n'hésitez pas à clocher.

08:14 C'était Obi-Yan qui vous dit que la science soit avec vous.

08:17 *Musique*

08:29 Mais quand il arrive à la vitesse de la lumière...

08:32 *Rire*

08:34 Eh bah putain, si on arrive à mettre un avion à la vitesse de la lumière...

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