A- Le son sous l'eau

1 - Qu'est-ce que le son ?

 

Un son est une vibration dont la fréquence se mesure et s'exprime en hertz (Hz). La fréquence correspond au nombre de vibrations par seconde. L'intensité du son s'exprime quant à elle en décibels. L'oreille humaine perçoit les sons compris entre 20 Hz et 20 000 Hz. Certains mammifères tels que le dauphin de rivière ainsi que le bélouga émettent des sons jusqu'à 300 000 Hz, ce que l’oreille humaine ne peut percevoir.

 

2 - La vitesse du son

 

A l'air libre, un son se propage à la vitesse de 330m/s environ. Lorsqu'il atteint un individu, il est réfléchi par son corps. Une partie de ces vibrations sont également captées par les tympans de cet individu, de fines membranes sensibles au son. Un message nerveux transmet ensuite l’information au cerveau, où elle est alors interprétée. Comme les oreilles d’un homme sont écartées d'une vingtaine de centimètres, le son va être perçu avec un très léger décalage entre l'oreille gauche et celle de droite, de l'ordre de 1/2000e de seconde. Ce décalage suffit pour que le son parvienne au cerveau avec le relief nécessaire, permettant ainsi de déterminer sa provenance.

 

En immersion l'eau remplit les oreilles jusqu'aux tympans. L'onde sonore qui parvient aux tympans se propage environ quatre fois plus vite que dans l'air. Le corps humain, en grande partie composé d'eau, ne va pas le réfléchir, mais il va au contraire l'absorber et la transmettre directement au cerveau. Comme les oreilles internes ne sont pas isolées des os du crâne, le décalage de réception n'est plus de 1/2000e de seconde mais de 1/10000e de seconde, une vitesse trop élevée pour que le cerveau puisse en déterminer la provenance. Il n'y a donc pas de relief sonore sous l'eau.

 

3- Propriétés physiques accentuant la pollution sonore

 

 L’eau est un milieu dans lequel les sons se propagent essaiment. Des propriétés physiques expliquent cette propagation.

             La surface de l'eau renvoie presque intégralement les sons qu’elle reçoit, il s’agit d’un miroir acoustique. Ce terme désigne la grande différence entre les impédances acoustiques, c'est à dire la résistance d'un milieu au passage du son, de l’eau et de l’air. Le fond en fait presque autant, avec quelques pertes selon sa nature qui influe sur sa capacité réfléchissante. Le son est donc canalisé dans la couche d’eau, avec peu de pertes à travers les « parois ».

 

             Le son se propage particulièrement bien sous l'eau. Par rapport aux ondes électromagnétiques par exemple, les vibrations sonores perdent moins d’intensité, car l’absorption de l’eau est plus faible. Les ondes acoustiques constituent ainsi le meilleur moyen de transmission sous l'eau.

 

             Lorsqu'une onde acoustique se propage dans l'eau de mer, elle est soumise à de multiples réfractions lorsque la densité de l'eau varie. Certaines couches d’eaux constituent ainsi des vraies « nappes sonores », en raison des variations de densité dues aux écarts de température et de pression.

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             Du fait de la faible atténuation et de la grande porté des ondes acoustiques, il existe de nombreuses applications pour l'acoustique sous marine : la détection sous marine, à l'aide de SONAR émetteur et récepteur, et la tomographie qui permet à l'aide d'un émetteur et d'un récepteur distants de mesurer le temps de propagation d'une onde acoustique et d'obtenir une information sur la répartition des densités sur le trajet parcouru, pour en déduire les mouvements d'eau en profondeur.

 

Commentaires (1)

1. TPE LAFAYETTE 13/10/2016

Merci pour cette article merveilleusement rédigé. Il m'a bien aidé pour mon TPE, qui était sur le son à travers les différents milieux. J'aimerais garder contact avec vous.

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