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Pourquoi un avion fait-il "bang" ?

Pourquoi un avion fait-il "bang" ?

FLÂNEUR DES SCIENCES

Ce n’est pas tout de franchir le mur du son, ce serait gentil de ne pas claquer la porte aussi fort en le faisant, merci. En fait, le bruit se produit non pas lorsque l’avion dépasse la vitesse du son (1 240 km/h à faible altitude) mais juste après, une fois qu’il vole plus vite. Pour comprendre comment ce bruit est provoqué, il faut savoir que le son se propage dans toutes les directions de manière égale lorsque sa source ne bouge pas. Le réacteur d’un avion immobile au sol produit un son qui se déplace dans toutes les directions, en cercles concentriques dont l’avion est le centre. C’est-à-dire qu’il fait vibrer les molécules de l’air, qui vont frapper les suivantes et ainsi de suite, créant des ondes où alternent pressions et dépression de l’air : plus ces « cercles », ces ondes, sont espacés, plus le son est grave. Ces pressions successives de l’air viennent frapper nos tympans pour produire ce que nous entendons.

 

Un tassement des ondes

 

Dès que l’avion se déplace, il n’est plus au centre des ondes qu’il envoie : au fur et à mesure qu’il se rapproche de la vitesse du son, il rattrape le son qu’il produit. De manière imagée, plus il va vite, plus il se rapproche du bord des cercles sonores qu’il émet. Si on est immobile, on l’entend arriver pendant moins longtemps qu’on ne l’entend s’éloigner parce que les ondes qu’il envoie vers l’avant sont plus « écrasées » que celles qu’il laisse à l’arrière. Arrivé à la vitesse  du son, on entend l’avion juste au moment où il passe au-dessus de nous. Lorsqu’il dépasse les 1 240 km/h, il nous  survole avant le son qu’il produit : le « bang » qui le suit est en fait l’accumulation des ondes sonores produites par son réacteur et émises vers l’avant. Grossièrement, on perçoit en une fraction de seconde toutes les ondes sonores «  tassées » que l’on aurait dû percevoir étalées sur plusieurs dizaines de secondes. Et, une fois qu’il est passé, si on n’est  pas sourd, on entend le bruit de ses réacteurs de manière normale. Le bang n’est pas unique : il suit le vol de l’avion durant tout le temps où il est en vitesse supersonique et on l’entend au moment unique où ces ondes nous frappent.

Si l’on parle de « mur du son », c’est dû à une erreur historique : dans les années 1940, lorsque les avions approchaient pour la première fois la vitesse du son, les ondes de choc les rendaient incontrôlables et certains, entrant en vibration, se désintégraient en vol. Tant et si bien qu’avant que l’on ne se rende compte qu’il ne s’agissait que d’un problème d’aérodynamique, on pensait un moment que l’on ne pourrait pas franchir cet obstacle, ce « mur ». Alors que l’on connaissait déjà depuis longtemps sans le savoir un bruit produit par le franchissement du mur du son : le claquement du fouet lorsque son extrémité dépasse les 1 240 km/h. Comme il n’a pas de réacteur, c’est plus discret. De là à penser que les amateurs de fouet sont plus polis que les pilotes d’avion…

 

Chronique réalisée en collaboration avec le Mag de Sud Ouest.
http://www.sudouest.fr/lemag/

Photo credit: Ginger Dart via photopin cc