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En vol, un avion fait vibrer l'air qui l'entoure. Ces vibrations forment des ondes acoustiques qui se propagent autour de lui.
En vitesse subsonique (c'est-à-dire lorsque l'avion est plus lent que le son), les vibrations de l'air se propagent vers l'avant de l'avion.
Mais au fur et à mesure que l'avion se rapproche de la vitesse du son, il accumule les ondes émises à l'avant de son nez. Lorsque l'avion atteint la vitesse du son, il doit produire une accélération supplémentaire pour franchir l'énorme zone de décompression à l'avant des ondes.
A vitesse supersonique, les ondes sonores se déplacent moins vite que l'avion. Il se crée un cône qui englobe les ondes sphériques, et dont l'angle se rétrécit au fur et à mesure que l'avion accélère.
Lorsque deux ondes acoustiques passent successivement au même endroit, elles sont tellement rapprochées qu'elles s'additionnent jusqu'à provoquer une "onde de choc", le fameux "bang" .
A l'extérieur du cône, le son est nul (il n'y a pas d'onde acoustique), mais à l'intérieur, les ondes vont au contraire passer par l'oreille d'un observateur si celui-ci se trouve sur leur trajet.
Bangs successifs
Contrairement aux idées reçues, il n'y a pas qu'un seul "bang" au passage du mur du son. D'abord, le "bang" est perçu après le franchissement du mur, car l'avion précède le bruit qu'il produit. Le cône se déplaçant à la même vitesse que l'avion, les fronts d'ondes successifs vont produire des "bang" tout le long du trajet. C'est pourquoi les Américains avaient interdit au Concorde de voler à vitesse au-dessus des zones habitées (plombant dès le départ son exploitation).
C'est Charles Yaeger, qui aux commandes de son Bell X-1, a franchi pour la première fois le mur du son en 1947. De nombreuses tentatives s'étaient auparavant soldées par des échecs, les ailes semblant ne plus porter l'avion à l'approche de la vitesse fatidique.
Voir l'histoire de l'aviation sur l'Internaute
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Le même phénomène se produit sur la mer : un bateau produit des ondes de surface lorsqu'il se déplace. Quand sa vitesse dépasse celle des ondes des vagues, l'accumulation de toutes les petites vagues produit une vague d'amplitude plus grande : c'est le sillage, homologue du cône de l'onde de choc de l'avion. |
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Les variations de pression autour de l'avion peuvent aussi condenser la vapeur d'eau et faire apparaître un brouillard lui aussi en forme de cône, à l'arrière de l'avion. |
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La vitesse du son dépend du milieu dans lequel il se propage et de la température. A 20°C, dans l'air, elle d'environ 340 mètres par seconde soit 1 224 km/h. La table complète des vitesses en fonction de l'altitude est disponible à l'adresse aerospaceweb. org |
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Le bruit de claquement d'un fouet est également du au dépassement de la vitesse du son ! |
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