Question n°21 : Pourquoi certains avions produisent-ils un bang qui fait trembler les murs de nos maison ?
Un bateau voguant sur une étendue d’eau calme produit des ondes de surfaces. Lorsque la vitesse du bateau dépasse celle de propagation des vagues qu’il engendre, il y a accumulation de ces petites vagues qui forment alors une vague d’amplitude plus importante traînant derrière le bateau, c’est le sillage de celui-ci qui est l’homologue du cône de l’onde de choc suivant un avion supersonique qui est à l’origine du Bang...
- Avion supersonique
- concorde au décollage
Les ondes sonores sont des alternances de surpression et de dépression de l’air qui se propagent dans l’espace à une vitesse d’environ 340 m/s (mètres par seconde). Comme expliqué dans l’article du 13 février, où les zones de surpressions étaient associées à des « bips », les ondes émises par le moteur d’une voiture en mouvement ont tendance à se resserrer sur l’avant et à s’espacer sur l’arrière de celle-ci.
Dans le cas d’un avion, il peut arriver que sa vitesse atteigne celle du son. Il y a alors accumulation des ondes sonores sur l’avant de l’avion, c’est-à-dire création d’une zone de très forte pression, on parle alors de mur du son. Une fois cette vitesse dépassée, les vitesses sont alors dites supersoniques, cette surpression est libérée sous forme d’une enveloppe conique sonore, laquelle suit l’appareil dans son mouvement, c’est l’onde de choc. Ainsi, la partie du cône de l’onde de choc située au niveau du sol se déplace à la même vitesse que l’avion en produisant un « bang » partout où elle passe.
C’est en 1947 que le mur du son a été dépassé pour la première fois par un avion militaire américain. De nos jours, tous les avions commerciaux voyagent en-deça de la vitesse de propagation du son, on dit qu’ils sont subsonique (le concorde était un avion supersonique). Ce phénomène a été prédit en 1887 par le physicien autrichien Ernest Mach, c’est pourquoi un avion volant à Mach 2 signifie que sa vitesse est égale à deux fois celle du son.
Un phénomène similaire se produit avec les vagues sur l’eau. En effet, un caillou jeté dans l’eau produit des ondes de surfaces (petites vagues) qui se propagent en forme de cercle à une vitesse de l’ordre de quelques mètres par seconde. Un bateau voguant sur une étendue d’eau calme produit des ondes de surfaces similaires. Lorsque la vitesse du bateau dépasse celle de propagation des vagues qu’il engendre, il y a accumulation de ces petites vagues qui forment alors une vague d’amplitude plus importante traînant derrière le bateau, c’est le sillage de celui-ci qui est l’homologue du cône de l’onde de choc suivant un avion supersonique.
Les mesures de vitesse de l’extrémité d’un fouet de charretier ont montré que son claquement est également dû à un dépassement du mur du son ... alors à vous de dépasser Mach 1.
Pour en savoir plus :
" Article du 6 février : Pourquoi le bruit d’une voiture passe de l’aigu lorsqu’elle se rapproche de nous au grave lorsqu’elle s’éloigne ?"
https://www.science-et-vie.com/technos-et-futur/supersonique-la-vitesse-du-son-sans-le-bang-52120
