Mach I

[Mamie]

Bonjour,

Ce matin en me réveillant en pleine forme après une courte nuit arrosée, je me suis souvenu d'une interrogation que j'avais lorsque j'étais au lycée et qui avait mis ma prof de physique dans l'embarras

Voici de quoi il s'agit : lorsqu'un avion passe la vitesse du son soit Mach I, le fuselage entre en branle et une détonation retentit, audible au sol par un humain à plusieurs kilometres. Soit. Mais quid du pilote de l'avion ? Entend il la detonation ? Si oui, entend il la meme detonation (effet Doppler) ? Parce qu'en toute logique, s'il se deplace a une vitesse au moins egale a la vibration sonore, il ne devrait rien entendre mais j'ai du mal a m'en convaincre...

Depuis tant d'annees je reste sans reponse alors qu'en pensez vous ?

[carcasbur]

et pourtant...
imagine le : un coureur en acceleration passe a cote de toi a 25km/h et a ce moment la tu es propulse a 25km/h mais avant d avoir parcouru un millimetre,le coureur qui continue d accelerer est alors a 25,2km/h...
pourras tu jamais le rattraper?

voila je crois que grossierement on peut considerer ceci...

[Kelm]

je pense que ton probleme est simple a resoudre a moins que je me trompe ...
Sachant que l'avion va a environ a 1000km/h dans une direction alors au moment de la détonation le son part a environ 350 km/h dans toute les directions cependant le son part de l'avion donc en fait dans la direction de l'avion l'onde se propage a 1000+350 km/h =1350km/h et le pilote peut alors l'entendre nan?

[stein_junior]

je pense que ton probleme est simple a resoudre a moins que je me trompe ...
Sachant que l'avion va a environ a 1000km/h dans une direction alors au moment de la détonation le son part a environ 350 km/h dans toute les directions cependant le son part de l'avion donc en fait dans la direction de l'avion l'onde se propage a 1000+350 km/h =1350km/h et le pilote peut alors l'entendre nan?

non je pense que c'est faux...

1) l'onde sonore se propage dans l'air (donc par rapport à la masse d'air) avec une vitesse de 1200 km/h à peu près.

2) la vitesse de l'onde sonore ne dépend pas de la vitesse de sa source mais plutôt de la vitesse du milieu où elle se propage...

donc si je refait le raisonnement (en tenant compte de ces deux informations que j'ai cit&#233 on obtient:

si l'avion est en accélération et qu'il atteint 1200 km/h, il emettra à ce moment précis une détonation qui se propagera à 1200 km/h par rapport à la masse d'air. l'onde et l'avion se propagent donc à la même vitesse par rapport à la masse d'air donc la vitesse du son sera nulle par rapport au pilote... mais n'oublions pas que le pilote est en accélération! donc dès que l'onde sera émise, avant qu'elle ne parcourt aucune distance, le pilote aura dépassé 1200km/h et ainsi l'onde ne le rattrapera pas.

voilà, je pense avoir été clair...

[carcasbur]

ouais c un peu ce que j ai dit en gros mais en plus scientifique !!! decidemment ce stein_junior m impressionne...

[Mamie]

Mouaip, je suis pas convaincu par vos reponses...

Le coup de l'onde qui ne rattrape pas l'avion n'est vrai que si le son est emis derriere le pilote (comme les reacteurs par exmple) mais si mes souvenirs sont bons, la source d'émission viens plutot du bec de l'avion donc devant le pilote... Et donc,une partie de l'onde se dirige vers le pilote.

[domlefebvre]

Mouaip, je suis pas convaincu par vos reponses...

Le coup de l'onde qui ne rattrape pas l'avion n'est vrai que si le son est emis derriere le pilote (comme les reacteurs par exmple) mais si mes souvenirs sont bons, la source d'émission viens plutot du bec de l'avion donc devant le pilote... Et donc,une partie de l'onde se dirige vers le pilote.

Bien vu, Mamie. Il ne faut pas se laisser impressionner par les démonstrations hardies... L'onde de choc se forme bien sur le nez (pourquoi le bec?) de l'appareil! Par contre, il se forme un cône et l'appareil et le pilote sont à l'intérieur du cône.
Je crois qu'il faut se demander ce qu'est le bang que l'on entend pour répondre à la question...
J'ai aussi une autre solution bien plus convaincante: monter en tandem dans un chasseur et passer le mur du son. J'ai comme l'impression que l'on entend le bang

[domlefebvre]

Pour éviter les posts rageurs, je précise que c'est une plaisanterie. Le seul moyen qu'a un pilote pour savoir s'il a passé le mur, c'est de regarder son machmètre. Il se trouve à l'intérieur du cône....

[Mamie]

Il se trouve à l'intérieur du cône....

Et..........

[mariposa]

non je pense que c'est faux...

1) l'onde sonore se propage dans l'air (donc par rapport à la masse d'air) avec une vitesse de 1200 km/h à peu près.

2) la vitesse de l'onde sonore ne dépend pas de la vitesse de sa source mais plutôt de la vitesse du milieu où elle se propage...

donc si je refait le raisonnement (en tenant compte de ces deux informations que j'ai cité) on obtient:

si l'avion est en accélération et qu'il atteint 1200 km/h, il emettra à ce moment précis une détonation qui se propagera à 1200 km/h par rapport à la masse d'air. l'onde et l'avion se propagent donc à la même vitesse par rapport à la masse d'air donc la vitesse du son sera nulle par rapport au pilote... mais n'oublions pas que le pilote est en accélération! donc dès que l'onde sera émise, avant qu'elle ne parcourt aucune distance, le pilote aura dépassé 1200km/h et ainsi l'onde ne le rattrapera pas.

voilà, je pense avoir été clair...

.

Tout à fait d'accord,rien à redire

[domlefebvre]

Et..........

D'expérience, je peux te dire que le pilote (j'étais seulement ingénieur d'armes, sur le siège arrière, malheureusement) n'entend pas le bang sonique. Le cockpit est à l'intérieur du cône de propagation de l'onde de choc. On entend rien, si ce n'est le bruit normal des moteurs et l'écoulement aérodynamique de l'air.

[Mamie]

.
Tout à fait d'accord,rien à redire

Pas moi (cf. Post #6)

En revanche, en tant que scientifique, je ne peux contredire le résultat d'une expérience...

Mais je n'ai pas encore eu d'explication que me satisfasse...

[domlefebvre]

Bonjour,
Je vais tenté de reproduire l'explication que l'on nous a donné à l'école:

en vol subsonique, les ondes sonores se propagent en sphère autour de l'avion (ça tt le monde le sait). Tout va bien parce la vitesse de propagation du son Vs est supérieure à la vitesse de l'avion Va. Les ondes de pression ont le temps de "s'évacuer" devant l'appareil.

en vol transsonique: l'avion se rapproche de la vitesse du son. Les ondes sonnores devant l'appareil "s'accumulent" , la pression devient plus forte. C'est un domaine de vol critique, car les vibrations de l'appareil sont intenses (la cellule est soumise à de fortes pressions sonores et aérodynamiques)

l'avion passe le mur du son. En fait, il "transperce" la sphère de propagation des ondes sonores.

Le vol supersonique: il se forme un cône sonore (le cône de Mach) derrière l'avion (plus exactement derrière les ailes ou la verrière selon la forme de l'avion). c'est le passage de ce cône au sol qui provoque le bang.

La forme de l'avant de l'avion est donc primordiale. Le but est de former le cône de Mach le plus en arrière possible (pour réduire les efforts sur la cellule, qui provoquèrent lors des premiers passages du mur des crashs terribles).

Vu du pilote, le bang a lieu à la formation du cône de Mach. Le pilote glisse dans le cône et en sort avant que le bang ne se soit formé (tout ça n'est pas très rigoureux, mais en gros c'est comme ça que ça ce passe! Je te laisse le plaisir de faire les équations...). Pour lui, si la cellule tient, c'est comme si il ne s'était rien passé. Le seul truc, c'est qu'en arrivant dans le domaine transsonique, on ressent quelques vibrations.
Mais un avion d'armes vibre normalement, alors...
Dernière chose: tout ça dépend aussi des charges externes qui l'avion emporte. J'ai remarqué plus de vibrations lorsqu'on emporte des bidons ou des pods externes.

[mariposa]

Bonjour,
Je vais tenté de reproduire l'explication que l'on nous a donné à l'école:

en vol subsonique, les ondes sonores se propagent en sphère autour de l'avion (ça tt le monde le sait). Tout va bien parce la vitesse de propagation du son Vs est supérieure à la vitesse de l'avion Va. Les ondes de pression ont le temps de "s'évacuer" devant l'appareil.

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Dès le départ il y a une erreur dans ton raisonnement. L'avion excite l'air en un point x et cette excitation sphérique se propage à la vitesse du son. ceci est vrai quelquesoit la vitesse de l'avion.
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Pour t'en convaincre imagine que tu lances un caillou dans l'eau pour faire des ricochets. A chaque point de choc tu crées une onde circulaire qui se propage à la vitesse des ondes de surfaces (ondes de gravité ou ondes capilaires). Le caillou quant à lui va à la vitesse à laquelle tu l'as lancé. Cette vitesse peut-être beaucoup plus rapide que celles des ondes.
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Pour revenir à l'avion celui-ci cré a chaque point de sa trajectoire une nouvelle onde. L'ensemble des ondes sphériques émises tiennent dans un cone. l'origine du cone etant la position instantanée de l'avion.

[domlefebvre]

Ma prose traduit sans doute mal la superbe démo de mon prof de physique (d'il y a 25 ans)... Ce que j'ai retenu de tout ça (je parle de la démo) ce qu'à bord on n'entend pas le bang et que la forme des ondes sonores en fonction du domaine de vol ressemblent à celle que j'ai décrit (parce que je les ai mesuré une bande de fois...). Il faut dire que le "cochet" sur un intercepteur a d'autres préoccupations