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Les signaux sonores : émission, propagation, vitesse

Calcule à quelle distance est tombée la foudre avec un chrono, et sauve tes oreilles au passage.

Physique-ChimieCollège4e

Un éclair déchire le ciel. Tu comptes : un, deux, trois… et le tonnerre arrive. Ce décalage n'est
pas un hasard : le son est bien plus lent que la lumière. ⛈️

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C'est quoi le délire ?

Un son est produit par un objet qui vibre : une corde de guitare, un haut-parleur, tes
cordes vocales. Cette vibration met en mouvement les molécules du milieu autour.

Le son a besoin d'un milieu matériel pour se propager : air, eau, métal, bois. Dans le vide,
il ne se propage pas. C'est pour ça que les explosions des films dans l'espace sont un
mensonge total.

La fréquence, notée f, s'exprime en hertz (Hz) : c'est le nombre de vibrations par
seconde. Fréquence élevée = son aigu, fréquence basse = son grave. L'oreille humaine
entend environ de 20 Hz à 20 000 Hz.

Le niveau sonore se mesure en décibels (dB). Au-delà de 85 dB prolongés, les cellules
de l'oreille interne sont détruites, et elles ne repoussent jamais. Casque audio à fond dans le
bus : c'est du définitif.

La formule magique

  • v = d ÷ t et donc d = v × t et t = d ÷ v
  • d en mètres (m), t en secondes (s), v en mètres par seconde (m/s)
  • Vitesse du son dans l'air ≈ 340 m/s (à connaître par cœur)
  • Le son va plus vite dans l'eau (≈ 1500 m/s) et dans les solides (acier ≈ 5000 m/s)
  • La lumière, elle, va à 300 000 km/s : on la considère comme instantanée sur Terre

On teste sur un exemple

Tu vois un éclair, tu déclenches le chrono, et tu entends le tonnerre 3 secondes plus tard.

  1. La lumière de l'éclair arrive quasi instantanément : le chrono démarre au bon moment.
  2. Le son parcourt la distance en t = 3 s à v = 340 m/s.
  3. d = v × t = 340 × 3 = 1020 m, soit environ 1 kilomètre.

L'orage est à un peu plus d'un kilomètre. L'astuce des randonneurs : divise le nombre de
secondes par 3 pour avoir la distance en kilomètres. Moins de 10 secondes, tu te mets à l'abri.

Le piège classique

Utiliser des km/h dans la formule alors que la vitesse est en m/s. Tout doit être
cohérent : mètres et secondes. Autre piège : croire que le son se propage dans le vide. Jamais.

L'astuce pour retenir

« 340 mètres par seconde : trois secondes = un kilomètre. » Et pour la fréquence :
« aigu = ça vibre vite, grave = ça vibre lentement. »

Teste-toi

Réponds sans regarder la fiche — 0/3

1. Dans le vide, le son…

2. Tu entends le tonnerre 5 s après l'éclair. La foudre est tombée à environ…

3. Un son aigu correspond à…

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