Mur du son

Le mur du son

 

 

Définition

 

Le mur du son est un phénomène physique aérodynamique caractérisé par l'atteinte d'une vitesse  au moins égale à celle de la vitesse du son, soit 1 224 km/h  (dans l'air à 15 °C) ou Mach 1, et provoquant une onde de choc sous forme de « bang » supersonique.

 

  Le son est une onde, et comme telle, se propage depuis la source à la façon des vagues créées par un caillou tombé dans l'eau. Ce qui se propage, ce sont les oscillations des molécules d'air: bousculez le dernier membre d'une file d'attente, et toutes les personnes seront poussées les une après les autres. Les molécules d'air se comportent un peu de la même manière.

 

Qu'est-ce que le "mur du son"?

 

    On l'entend parfois, cet énorme "Bang" que font les avions supersoniques. Toujours très surprenant car on n'entend jamais le bruit des réacteurs avant. Après on le perçoit bien, mais c'est trop tard...

 

    On le sait tous, passer le mur du son, c'est allé plus vite que le son, c'est à dire 340 m/s au niveau du sol. Mais pourquoi un tel bruit ?

 

Explications du phénomène avec illustrations :

 

L'avion est ici immobile sur la piste. Nous le regardons du dessus. Les ondes sonores s'éloignent de lui à vitesse constante, de façon concentrique.   L'onde sonore étant une onde de pression, les cercles sombres représentent ici les zones de haute pression.

 

 

L'avion vole maintenant exactement à la vitesse du son. Il se déplace donc en "surfant" sur les ondes qu'il a émises précédemment, il va aussi vite qu'elles. Les zones de haute pression sont très serrées sur la droite, c'est là que la pression est la plus forte, une grosse onde sonore progresse en même temps que l'avion. On entend une forte détonation quand l'avion passe près de nous, ou peu de temps après si l'on est plus loin de sa trajectoire. Après le "Bang", le bruit des réacteurs nous parvient normalement

 

 

 

 

 

 

Ce curieux nuage se forme parfois, quand l'air est suffisamment humide. L'avion n'est encore pas supersonique, mais la forme de la nuée matérialise la structure en 3D du brutal changement de pression. Son origine fait encore débat, mais il semble que l'on se dirige vers cette explication: Autour de l'avion, l'onde de pression à une forme en "N". Montée brutale, puis redescente en dessous de la pression ambiante, enfin, retour à l'état normal. Ce serait lors de la forte détente avec baisse de température que la vapeur d'eau condenserait.

  Sur l'image, on voit bien deux ondes de choc: derrière le cockpit, et à l'arrière de l'avion. Cela doit donc pouvoir produire deux "bangs" supersonique. Ils sont en général trop rapprochés pour être distingués, sauf dans le cas d'aéronefs d'assez grande dimension. La navette spatiale, par exemple, lors de ses retours sur Terre, produit un double bang très serré (environ 1/2s)

 

 

 

 

  Cette fois-ci, l'avion va deux fois plus vite que le son. Il traîne derrière lui un cône de pression, d'autant plus étroit qu'il va vite. Le mur du son est alors perforé.

 

 

 

 

La perforation du mur du son provoque ainsi la production du « bang » supersonique.

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