Le mur du son

C'est parce que la vitesse de la lumière est supérieure à celle du son que tant de personnes paraissent brillantes avant d'avoir ouvert la bouche.

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✧ Comment peut-on calculer la vitesse d'un avion de chasse qui franchit le mur du son, juste en regardant son cône de Mach ?

Le mur du son

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Les ondes sonores

Les ondes acoustiques sont des ondes mécaniques qui font vibrer l’air et qui se propagent à environ 330 m/s, soit 1.200 km/h, à la vitesse dite du son.

Le front d'onde est une sphère centrée sur la position de l'avion au moment où il a émis l’onde sonore.

Quand un avion dépasse la vitesse du son, il s’échappe de sa bulle sonore et les fronts d’ondes se retrouvent alors confinés dans un cône appelé cône de Mach. Son sommet se situe au niveau de l'avion, et plus le zinc va vite, plus le cône s’allonge.

Suite à la dépression créée par l'avion et en fonction de l'humidité de l’air, un brouillard peut également se former au niveau de la pointe intérieure du cône.

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Les ondes de choc

Les bangs supersoniques sont souvent produits par les avions de chasse de l’armée de l’air. Lorsque l’avion dépasse la vitesse du son, les ondes sonores qui transmettent le bruit des réacteurs se trouvent tassées autour du fuselage avant d'être libérées d’un seul coup au niveau de l'empennage arrière.

✧ Il y a alors deux ondes de choc 📶 

- Une première, due à la compression soudaine des ondes sonores, à l'avant de l'avion.

- Une seconde, due à la détente brutale des mêmes ondes sonores, mais cette fois ci à l'arrière de l'avion.

Les 2 cônes de Mach et les 2 ondes de choc

Mais vu la faible longueur et la vitesse élevée de l'avion, les 2 ondes de choc se trouvent être très très proches l’une de l’autre et notre oreille ne perçoit qu’une seule détonation.

Sur certains appareils comme la navette spatiale, on peut cependant entendre les deux détonations.

La détonation est la "trace" au sol de ces ondes de compression-dépression. Cette détonation épouse le sillage de l’avion, le cône de Mach formant la trainée supersonique de l'appareil.

Au sol, on entend la détonation juste au moment où on traverse le cône (ligne jaune)

A Mach 2 et à une altitude de 15.000 m, la déflagration vient frapper le sol avec un décalage d’une trentaine de km par rapport à la verticale de l'avion et elle s'étend transversalement sur une ligne hyperbolique d'une centaine de km.

La zone au sol balayée par le cône, zone dans laquelle la détonation peut être perçue, est appelée la "carpette".

✧ Ces violentes variations de pression sont donc la cause du fameux "BANG" qui vient nous fracasser les tympans, tout comme quand éclate un ballon de baudruche.