Vidéo : Vitesse du son

L’expérience du tube de Kundt nous permet d’étudier des ondes stationnaires sonores.

Rappelons qu’une onde stationnaire est  la somme de deux ondes progressives de même fréquence et de même amplitude mais se propageant dans des directions opposées.

La résultante ressemble plus à une simple vibration, qu’à une onde, mais c’est bien d’une superposition d’onde dont il s’agit.

Le son est une onde longitudinale, c'est-à-dire que la perturbation subie par les molécules d’air est parallèle à la direction de propagation de l’onde.

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La courbe « s de x, t » mesure cette perturbation.

Nous pouvons y lire, en ordonnée, le déplacement d'horizontal autour de sa position d'équilibre, d'une couche d'air placée en x.

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Pour une fréquence d’excitation quelconque, la courbe « s de x, t » rend compte d’un mouvement désordonné de faible amplitude.

Mais pour certaines fréquences, un régime d’onde stationnaire s’installe. La courbe fait bien apparaître des ventres de vibrations (là où les molécules d’air vibrent avec une amplitude maximale)

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et des nœuds de vibrations (là où elles ne vibrent pas) (…)

Notons que la distance entre deux nœuds consécutifs est la moitié de la longueur d’onde :l/2

Connaissant  la longueur du tube et la fréquence de résonance  f, on peut en déduire la vitesse du son qui est égal à l *  f

Pour le mode que nous observons actuellement, nous mesurons une demi-longueur d’onde de 25cm soit une longueur d’onde l égale à 50cm.

La fréquence étant de 680hz, nous trouvons une vitesse du son de 340 mètres par secondes.