Une onde acoustique est un type d'onde de pression provoquée par la vibration d'un objet dans un milieu conducteur tel que de l'air. Lorsque l'objet vibre, il envoie une série de vagues qui peut être interprété comme un son. Par exemple, quand on frappe un tambour, il provoque la membrane du tambour de vibrer, et la vibration est transmise à travers l'air, où elle peut atteindre l'oreille d'un auditeur. Vibrations se propagent à des vitesses différentes à travers différents médias, mais ne peuvent pas voyager à travers le vide. En plus d'être utilisé pour la communication, les ondes sonores sont utilisés pour fournir des images d'objets et de structures inaccessibles, dans les sondages océaniques, et en géologie et la sismologie.
Types d'ondes
Le son se propage à travers les gaz, liquides et solides comme des ondes longitudinales.Cela signifie que la compression du milieu est dans la même direction que celle dans laquelle le son se déplace. Dans les solides, et à la surface des liquides, des vibrations peuvent également voyager en ondes transversales. Dans ceux-ci, la compression est perpendiculaire à la direction du mouvement.
La vitesse du son
La vitesse à laquelle le son se propage dépend de la densité du milieu dans lequel elle se déplace. Il se déplace plus rapidement à travers les médias les plus denses, et est donc plus rapide dans les solides que dans les liquides, et plus vite dans les liquides que dans les gaz. Dans familiers, terrestres, les conditions, la vitesse du son est toujours énormément inférieure à celle de la lumière, mais dans le matériau super-dense d'une étoile à neutrons, il peut venir assez près à la vitesse de la lumière. La différence de vitesse dans l'air est démontrée par le délai entre un éclair de foudre et le tonnerre pour un observateur lointain: la lumière arrive presque instantanément, mais le son prend une quantité notable de temps.
La vitesse du son dans l'air varie avec la pression et la température, avec des pressions plus élevées et à des températures donnant des vitesses plus élevées. A titre d'exemple, à 68 ° F (20 ° C) et pression standard niveau de la mer, il est 1126 pieds par seconde (343,3 mètres par seconde). Dans l'eau, la vitesse est encore dépendante de la température, à 68 ° F (20 ° C), il est 4,859 m / sec (1,481 m / s). La vitesse dans les solides est très variable, mais certaines valeurs typiques sont 13.700 ft / s (4,176 m / s) dans la brique, 20.000 ft / s (6,100 m / s) en acier, et 39,400 ft / sec (12.000 m / s) en diamant.
Longueur d'onde, fréquence et l'amplitude
Le son peut être décrit en termes de longueur d'onde , fréquence et amplitude . La longueur d'onde est définie comme étant la distance nécessaire à un cycle complet d'être complétée.Un système complet se déplace du cycle de pic en pic ou un creux à.
Fréquence est un terme utilisé pour décrire le nombre de cycles complets dans un laps de temps, donc courtes longueurs d'onde ont des fréquences plus élevées. Elle est mesurée en hertz (Hz), avec un hertz étant un cycle par seconde, et kilohertz (kHz), avec une kHz étant 1,000 Hz. Les humains ne peuvent entendre des sons allant de 20 Hz à environ 20 kHz, mais vibrations peuvent avoir beaucoup plus faible, ou plus, des fréquences. L'audition de nombreux animaux se prolonge au-delà de la portée de l'homme. Vibrations qui sont en dessous de la gamme de l'audition humaine sont appelés infrasons , tandis que ceux au-dessus de cette gamme sont connus comme les ultrasons .
La hauteur d'un son dépend de la fréquence, avec des emplacements supérieurs ayant des fréquences plus élevées. L'amplitude correspond à la hauteur des vagues et décrit la quantité d'énergie transportée. Amplitudes élevées ont des volumes plus élevés.
Phénomènes ondulatoires
Les ondes sonores sont soumis à beaucoup de phénomènes associés à des ondes lumineuses. Par exemple, ils peuvent être réfléchis par les surfaces, ils peuvent subir diffraction autour des obstacles, et ils peuvent éprouver réfraction lors du passage entre deux milieux différents, tels que l'air et l'eau, le tout d'une manière semblable à la lumière.Un autre phénomène est partagé interférence. Lorsque les ondes sonores provenant de deux sources différentes se rencontrent, ils peuvent se renforcer mutuellement, où les pics et les creux coïncident, et s'annulent où pic rencontre creux, créant un motif d'interférence, avec des zones bruyantes et calme. Si les vibrations ont des fréquences différentes, ce qui peut créer un effet pulsé ou un "beat" dans le son combiné.
Applications
Les ondes sonores ont de nombreuses applications dans les sciences et la médecine.L'échographie peut être utilisée pour étudier les problèmes médicaux et effectuer des contrôles importants. Une application bien connue est une échographie, utilisé pour produire une image d'un enfant à naître, afin de vérifier son état de santé où une radiographie ne serait pas sans danger. Impulsions sonores, appelés sonar, peuvent être utilisés pour cartographier le plancher océanique en mesurant précisément le temps pris pour un écho à recevoir.
En sismologie, la structure interne de la Terre peut être étudié en observant la propagation des ondes sonores. Depuis ondes transversales ne peuvent pas voyager à travers des liquides, cette technique peut être utilisée pour cartographier les zones de roche en fusion sous la surface. Typiquement, le son est généré par une explosion, et les vibrations sont captés à différents points éloignés, ayant voyagé à travers la terre. En examinant la structure des ondes transversales - appelé «ondes S» dans ce contexte - et ondes longitudinales - appelé «ondes P» - une carte tridimensionnelle précise peut être construite, montrant la répartition de la roche solide et fondu .
