Catégorie: physique publié le 12 novembre 2013
le Son se propage plus vite dans l’eau que dans l’air. La vitesse du son dans l’air dans des conditions normales est d’environ 343 mètres par seconde, tandis que la vitesse du son dans l’eau est environ de 1 480 mètres par seconde., Fondamentalement, le son standard est une onde de compression voyageant à travers un matériau. Vous pouvez penser à un matériau comme une grille de boules lourdes (représentant les atomes) reliées par des ressorts (représentant les liaisons entre les atomes). Lorsque vous poussez quelques balles dans la grille, elles se rapprochent de leurs voisins d’un côté et les ressorts reliant les balles et leurs voisins se compriment. Mais les ressorts compressés rebondissent, remplaçant les balles dans leur position d’origine. Dans le processus, cependant, les balles voisines sont poussées, provoquant la compression des ressorts les reliant et leurs voisins., Ce processus se répète en mode domino et vous obtenez une onde de compression voyageant à travers la grille de balles. De la même manière, le son standard n’est qu’une onde de compression parcourant les atomes et les liaisons d’un matériau.
compte tenu de la nature des ondes de compression du son, il devrait être logique que des matériaux plus rigides propagent le son à des vitesses plus élevées. Dans la grille métaphorique des balles et des ressorts, des ressorts plus rigides se rétracteront plus rapidement, conduisant à une propagation plus rapide des ondes. De même, dans les matériaux réels, des liaisons chimiques plus rigides entre les atomes conduisent à une vitesse du son plus rapide., Les matériaux non rigides tels que l’air et l’eau ont des vitesses de son relativement lentes, tandis que les matériaux rigides tels que le diamant et le fer ont des vitesses de son élevées. L’élément clé est la rigidité des liaisons chimiques impliquées et pas seulement le type de molécules présentes. Par exemple, les molécules d’eau liées sous forme de glace ont une vitesse de son plus de deux fois plus rapide que dans l’eau liquide.
Cependant, nous devons prendre en compte plus que les liaisons chimiques (les ressorts). Nous devons également prendre en compte les atomes eux-mêmes (les boules métaphoriques dans la grille)., Les balles plus massives ont plus d’inertie à surmonter et prennent donc plus de temps à répondre à une poussée d’un voisin. En général, les matériaux plus lourds (ceux ayant des densités de masse plus élevées) ont des vitesses de son plus lentes, toutes choses étant égales par ailleurs. Pour déterminer la vitesse du Son Dans un matériau donné, la rigidité et la densité du matériau ont tendance à travailler l’une contre l’autre. Alors que les solides ont généralement une vitesse de son plus élevée que les liquides parce que les solides sont plus rigides que les liquides, cette généralisation n’est pas toujours vraie car la densité joue également un rôle., Un liquide léger et rigide (comme le glycérol avec v = 1900 m/s) peut avoir une vitesse de son plus élevée qu’un solide lourd et spongieux (comme le caoutchouc avec v = 1600 m/s). Alors que l’eau est plus dense que l’air, sa rigidité est suffisamment supérieure à celle de l’air pour compenser la densité élevée et rendre la vitesse du son plus grande dans l’eau.
Mais le fait que le son se propage plus vite dans l’eau que dans l’air apporte juste la question suivante: Pourquoi est-il difficile de parler à quelqu’un sous l’eau que dans l’air? La réponse est que le son couple mal de l’air à l’eau., Lorsque vous parlez, vous le faites en émettant de l’air, puis en envoyant des ondes de compression à travers cet air. Vos poumons fournissent l’explosion d’air, et vos cordes vocales Vibrantes et votre bouche impriment la forme d’onde sonore appropriée sur l’air. Pour que quelqu’un sous l’eau vous entende, les ondes sonores doivent aller de l’air dans votre bouche dans l’eau qui vous entoure. Les ondes sonores ont du mal à passer de l’air à l’eau et sont principalement réfléchies à l’interface air-eau au lieu d’être transmises dans l’eau., Si vos poumons et vos voies respiratoires étaient remplis d’eau, et si vos cordes vocales et vos poumons étaient réglés pour gérer l’eau, vous feriez mieux de générer du son sous l’eau car il n’y aurait plus d’interface air-eau.
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