onde de choc

Bonjour,

Pour commencer avec un peu de légèreté, nous pouvons relater ce fait divers s’étant déroulé au Brésil : lors d'une cérémonie, un avion Mirage 2000 passé à trop grande vitesse et/ou trop proche du sol a fait explosé les vitres d’un bâtiment présidentiel. Vous pouvez consulter lire l’intégralité de l’histoire dans cet article de Gentside.

L’article précise que l’avion volait à une vitesse de 1 100km/h.

L’Ecole supérieure de physique et chimie industrielles de Parsi propose une fiche sur le mur du son et précise la vitesse à laquelle l’onde de choc d’un avion peut détruire une vitre :

« Un avion en vol supersonique donne lieu à un autre phénomène aussi connu qu’impressionnant: l’énorme BANG que l’on entend lorsqu’il passe le "mur du son". Notre oreille est sensible aux variation de pression crées par la compression et la dilatation du milieu dans lequel le son se propage. Le bang sonore correspond donc à l’arrivée d’une zone de très haute pression qui s’est formée à la périphérie du cône de Mach: on parle d’une onde de choc.
La vitesse de propagation des ondes dans un milieu dépend de plusieurs paramètres, et en particulier de la température. La vitesse du son dans l’air passe par exemple de 330 m/s à 360 m/s lorsque la température de l’air varie de 0 à 50°C. Lorsque l’onde sonore (a) de la figure ci-dessous passe dans l’air, celui est fortement comprimé. Les fronts d’ondes suivants (b) et (c) arrive tellemment rapidement sur la zone perturbée que celle-ci n’a pas eu le temps d’évacuer la chaleur dégagée: comme lorsque l’on comprime rapidement une pompe à vélo bouchée par un doigt, il se produit une élévation de température. Mais la vitesse de propagation augmente avec la température ! Les ondes qui suivent se propagent donc encore plus rapidement et sont capables de rattraper la première (voir figure).
Il se crée alors un front de pression important et la variation de pression peut devenir très intense et brutale. On comprend aisément qu’un avion volant en vitesse surpersonique à faible altitude puisse créer une onde de choc suffisamment intense pour briser des vitres et causer l’émoi des terriens. Ce type de phénomène ce rencontre dans d’autres situations. Par exemple pour des ondes se propageant à la surface d’un canal peu profond, la vitesse augmente avec la profondeur. Si une déformation de hauteur de la surface se propage dans le canal, les ondes situées en arrières du front voit leur vitesse augmentée. Il se crée alors un mur d’eau, c’est le phénomène de mascaret. »
D’après ces informations, il semble donc qu’il soit nécessaire qu’un avion dépasse la vitesse du son pour que l’onde de choc créée soit assez violente pour détruire des vitres.

Vous pouvez aussi consulter les documents suivants :
- Le mur du son et le nombre de Mach.
- Etude de la résistance des fenêtres sur INERIS.

Pour plus de précisions, nous vous conseillons de poser votre question au service de questions/réponses en ligne Rue des facs qui apporte des réponses de niveau universitaire.

Bon courage.