Questions to the experts
Energie, lumière, son
Propagation du son dans l'eau et dans l'air
Comment expliquer aux enfants pourquoi, quand on a la tête sous l'eau, on entend mieux les sons qui sont produits dans l'eau et moins bien ceux qui sont produits dans l'air ? Une pierre qui traverse l'air puis l'eau continue sa course à peine déviée ou ralentie tandis que le son est quasiment étouffé.
Tue 21/11/00 - 13:00
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D'abord, la chute d'une pierre dans l'eau n'est pas aussi simple à décrire que vous le faites : si on pense aux ricochets, on voit bien que le passage du milieu "air" au milieu "eau" est ressenti par la pierre puisque dans certaines conditions, elle est "réfléchie" par l'interface au lieu de la traverser sans problème. D'autre part, la force de frottement visqueux qu'oppose l'eau à l'avancée de la pierre est presque 1 000 fois supérieure à celle qu'oppose l'air, ce qui veut dire qu'une pierre, si elle a eu suffisamment de parcours dans l'air pour atteindre sa vitesse limite, ira BEAUCOUP moins vite dans l'eau que dans l'air.
Laissons tomber la pierre. Une onde sonore circule très bien dans l'air, à 340 m/s et une onde sonore circule très bien dans l'eau, à 1 500 m/s. En revanche, cette différence de vitesse de propagation, jointe à la différence de masses volumiques (1,29 kg/m3 pour l'air contre 1 000 kg/m3 pour l'eau) crée les conditions pour que l'onde sonore ait énormément de mal à passer d'un milieu dans l'autre, aussi bien dans le sens air-eau que dans l'autre. La surface de l'eau est un véritable miroir pour les ondes sonores, dessus comme dessous.
Vous trouverez une véritable "explication" du phénomène dans le chapitre Musique et vibrations du livre Graines de Sciences 1, pages 146-7-8-9