Propagation du son dans un solide

Cette expérience de physique amusante est très facile à réaliser et nécessite très peu de matériel.

Matériel

Matériel nécessaire (ce ressort a été acheté dans le magasin Nature et Découverte)

Pour cette expérience, tu n’as besoin que d’un seul ressort.
De nombreux ressorts de ce type sont en vente dans les rayons enfants des magasins. Choisis de préférence un ressort en métal.

Expérience

Pour réaliser l’expérience, il vaut mieux être deux. Donne un bout du ressort à une autre personne. Cette dernière doit tenir solidement dans ses mains le bout du ressort tout en essayant de le maintenir immobile.

De ton côté, tiens l’autre bout de ressort en faisant en sorte d’étirer ce dernier (sur une longueur de 2 ou 3 mètres par exemple). Prends une quinzaine de spires du ressort à l’aide de ton autre main et comprime les puis lâche les (voir photo). Observe…

Comprime une dizaine de spires avec l’autre main puis lâche les…

Refais l’expérience en étirant plus au moins le ressort. Observe et compare.

Que se passe-t-il ?

L’expérience que tu viens de réaliser modélise la propagation du son dans un solide.

Tu as pu d’abord constater qu’une déformation parallèle au ressort s’est propagée le long du ressort. Elle a ensuite rebondi sur le bout du ressort puis a rebroussé chemin. Au cours de la propagation, cette déformation s’est atténuée (à cause des frottements).  On dit que l’onde sur le ressort est longitudinale et a été réfléchie.

Tu as pu d’ailleurs constater que plus tu étires le ressort et plus la déformation se propage vite. De le même manière le son se propage d’autant plus vite dans un milieu que celui-ci est raide.
Connais-tu la vitesse du son dans l’air ou dans un solide ?
vitesse du son dans l’air à à température ambiante : 340 mètres par seconde
vitesse du son dans l’eau :  1400 mètres par seconde
vitesse du son dans un solide (Fer) :  5000 mètres par seconde