Question d'origine :
Bonjour !
Voilà je voudrais savoir s'il existait un milieu matériel dispersif pour le son ? Je vois par là un milieu qui a la propriété de séparer une onde sonore selon ses différentes fréquences ?
Et je voudrais de plus savoir de quoi dépend la dispersion d'un milieu pour le son ?
Merci beaucoup d'avance.
Réponse du Guichet
bml_sci
- Département : Sciences et Techniques
Le 22/11/2007 à 13h10
En préambule, voici une très brève bibliographie sélective sur l'acoustique :
- Berkeley : cours de physique vol. 3 : ondes
- Petite histoire de l'acoustique
- Biophysique de l'environnement sonore
- Propriétés acoustiques des matériaux
La célérité d'une onde dépend-elle de la fréquence ?
Cela dépend du milieu.
Dans le cas d'une cuve à onde : c dépend de &nu.
On dit que l'eau est un milieu dispersif.
Dans le cas du son dans l'air : c indépendant de &nu.
Quelle est l'importance de la dispersion ?
Une onde quelconque est la somme mathématique d'ondes sinusoïdales de
fréquences différentes (théorème de J. Fourier).
Chaque onde sinusoïdale constituant l'onde réelle se déplaçant à la vitesse v
(qui dépend de la fréquence), la somme finale n'est pas égale à la somme
initiale ; autrement dit l'onde s'est déformée.
Dans un milieu dispersif, une onde non sinusoïdale se déforme !
Heureusement, ce n'est pas le cas du son dans l'air.
Dispersion d'une onde
- La surface de l'eau est un milieu dispersif ;
- L'air est un milieu non dispersif pour les ondes sonores;
- Un prisme de verre est un milieu dispersif pour la lumière.
Source : ondes : résumé de cours
Nous retrouvons la même information :
"Dans un milieu de propagation non dispersif, TOUS les sons (graves, aigüs ...) se propagent à la même vitesse.
L'air est un milieu non dispersif. Donc le son (quel qu'il soit) s'y propage à la vitesse de 340 m/s, soit à peu près 1224km/h
Dans les milieux dispersifs, la vitesse d'une onde sinusoïdale dépend de sa fréquence. Donc pour 2 ondes de 2 fréquences différentes, les vitesses seront différentes
Source : forum sur la toile
Voici différents portails de physique ainsi qu'un forum de futura-sciences qui vous aideront dans vos recherches.
Afin de vous répondre plus précisément, nous avons posé votre question à la société française d'acoustique. Nous vous recontacterons donc ultérieurement.
Réponse du Guichet
bml_sci
- Département : Sciences et Techniques
Le 26/11/2007 à 12h02
Vous pouvez consulter ces sites :
- Propagation des sons
- Dispersion des ondes mécaniques se propageant dans certains milieux
Un milieu matériel dans lequel se propage une onde mécanique est dispersif si la vitesse de propagation de l'onde dépend de sa fréquence.
- Exemple de milieu dispersif :
Sur la cuve à onde on engendre, au moyen d'une règle solidaire du vibreur, des ondes planes se propageant à la surface de l'eau. La fréquence f est réglable et peut être lue sur le générateur d'onde. Une webcam permet d'observer, en arrêt sur image, les rides obtenues à un instant t.
Pour différentes fréquences f, on mesure la longueur d'onde l puis on calcule v = l . f.
On s'aperçoit que v dépend de f. Le milieu est dispersif.
La célérité d'une onde progressive périodique plane à la surface de l'eau dépend de la fréquence de l'onde (égale à la fréquence de vibrations de la source).
- Exemple de milieu non dispersif :
Pour les ondes sonores de fréquences audibles (20 Hz < f < 20000 Hz) l'air est un milieu non dispersif. Toutes les ondes sonores audibles se déplacent à la même vitesse (cela est heureux pour les auditeurs se trouvant au fond d'une salle de concert).
Remarque : Pour des ondes sonores audibles de très grande amplitude l'air devient dispersif : le roulement du tonnerre s'explique par le fait que les ondes sonores de basses fréquences sont plus lentes que les autres.
De même pour des ondes ultra sonores de très grandes fréquences (f > 109 Hz) l'air devient dispersif.
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