Le problème du bang supersonique - Katerina Kaouri
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0:07 - 0:10Les hommes ont toujours
été fascinés par la vitesse. -
0:10 - 0:13L'histoire du progrès humain
se confond avec celle d'une vitesse -
0:13 - 0:15en perpétuelle augmentation.
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0:15 - 0:19et l'une des réalisations les plus
importantes dans cette course en avant -
0:19 - 0:22fut le franchissement du mur du son.
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0:22 - 0:25Peu après les premiers vols
réussis en avion, -
0:25 - 0:30les pilotes étaient désireux de pousser
leurs engins de plus en plus vite. -
0:30 - 0:32Mais ce faisant, ils augmentaient
la turbulence, -
0:32 - 0:35et des forces importantes
exercées sur l'avion -
0:35 - 0:38qui les empêchaient d'accélérer davantage.
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0:38 - 0:42Certains ont essayé de contourner
ce problème par des piqués dangereux, -
0:42 - 0:44souvent avec des conséquences tragiques.
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0:44 - 0:48Enfin, en 1947,
des améliorations de conception, -
0:48 - 0:52comme le stabilisateur horizontal mobile,
l’empennage entièrement mobile, -
0:52 - 0:56ont permis à Chuck Yeager,
pilote de l'armée américaine, -
0:56 - 1:04de voler à bord du Bell X-1
à 1127 kilomètres-heure, -
1:04 - 1:07devenant la première personne
à franchir le mur du son -
1:07 - 1:10et à se déplacer plus vite
que la vitesse du son. -
1:10 - 1:14Le Bell X-1 était le premier d'une longue
série d'avions supersoniques à venir, -
1:14 - 1:18certains modèles
dépassant plus tard Mach 3. -
1:18 - 1:22Un avion volant à une vitesse supersonique
crée une onde de choc -
1:22 - 1:26accompagnée d'un bruit de tonnerre,
connu sous le nom de bang supersonique, -
1:26 - 1:29qui peut provoquer du stress
chez les gens et les animaux au sol, -
1:29 - 1:31ou même endommager les bâtiments.
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1:31 - 1:32C'est pourquoi
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1:32 - 1:35des scientifiques du monde entier
ont examiné les bangs supersoniques, -
1:35 - 1:38essayant de prédire leur cheminement
dans l'atmosphère, -
1:38 - 1:42où ils allaient atterrir,
et quels seraient leurs impacts sonores. -
1:42 - 1:45Pour mieux comprendre
comment les scientifiques les étudient -
1:45 - 1:48rappelons quelques bases sur le son.
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1:48 - 1:52Imaginez que vous jetez une pierre
dans une mare au repos. -
1:52 - 1:53Que voyez-vous ?
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1:53 - 1:56La pierre provoque des ondes
qui se propagent dans l'eau -
1:56 - 1:59à la même vitesse
et dans toutes les directions. -
1:59 - 2:03Ces cercles qui augmentent de diamètre
sont appelés fronts d'onde. -
2:03 - 2:06De même, bien que nous
ne puissions pas les voir, -
2:06 - 2:09une source sonore stationnaire,
comme une chaine hi-fi, -
2:09 - 2:12crée des ondes
qui se propagent vers l'extérieur. -
2:12 - 2:15La vitesse des ondes dépend de
plusieurs facteurs -
2:15 - 2:18comme l'altitude et la température
de l'air dans lequel elles se propagent. -
2:18 - 2:24Au niveau de la mer, le son se propage
à environ 1225 km/h. -
2:24 - 2:28Mais au lieu de cercles comme
dans le cas d'un espace bidimensionnel, -
2:28 - 2:31les fronts d'ondes sont désormais
des sphères concentriques, -
2:31 - 2:36le son se propageant le long de rayons
perpendiculaires à ces ondes. -
2:36 - 2:40Maintenant, imaginez une source sonore
en mouvement, comme un sifflet de train. -
2:40 - 2:44Tandis que cette source continue de se
déplacer dans une certaine direction, -
2:44 - 2:45les ondes successives qui la devancent
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2:45 - 2:48se rapprochent et se tassent
de plus en plus. -
2:48 - 2:53Cette augmentation de la fréquence
des ondes est la cause de l'effet Doppler -
2:53 - 2:56ou le son des objets sonores approchant
semble plus aigu . -
2:56 - 3:00Mais tant que la source sonore se déplace
plus lentement que les ondes-mêmes, -
3:00 - 3:03elles resteront emboitées
les unes dans les autres. -
3:03 - 3:05c'est quand l'objet est supersonique,
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3:05 - 3:08se déplaçant plus vite
que le bruit qu'il produit, -
3:08 - 3:11que le tableau change radicalement.
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3:11 - 3:13Comme il dépasse les ondes sonores
qu'il a émises, -
3:13 - 3:16tout en en générant de nouvelles
depuis sa position courante, -
3:16 - 3:19les sondes sont poussées
les unes contres les autres, -
3:19 - 3:20formant un cône de Mach.
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3:20 - 3:23Quand il approche un observateur,
aucun son ne se fait entendre -
3:23 - 3:28parce que l'objet se déplace plus
rapidement que le son qu'il produit. -
3:28 - 3:33C'est seulement après que l'objet a passé
que l'observateur entendra le bang. -
3:33 - 3:37L'intersection entre le cône de Mach
et le sol forme une hyperbole, -
3:37 - 3:40laissant une trace
comme un tapis rouge que l'on déroulerait -
3:40 - 3:41tandis qu'il avance .
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3:41 - 3:46Il est ainsi possible de déterminer
la zone touchée par un bang supersonique. -
3:46 - 3:49Et comment déterminer l'intensité
du bang supersonique ? -
3:49 - 3:53Cela implique la résolution des fameuses
équations de Navier-Stokes -
3:53 - 3:56pour déterminer la variation
de pression dans l'air -
3:56 - 4:00provoquée par le vol supersonique
qui le traverse. -
4:00 - 4:04Le résultat est une courbe de pression
caractéristique, en forme de N. -
4:04 - 4:05Que signifie cette forme ?
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4:05 - 4:10Eh bien, le bang se produit lors
d'un changement brusque de la pression -
4:10 - 4:12et la forme en N implique deux bangs :
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4:12 - 4:16un premier pour l'augmentation initiale
de la pression dans le nez de l'appareil -
4:16 - 4:18et un autre pour le passage de la queue
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4:18 - 4:21lorsque la pression retourne
soudainement à la normale. -
4:21 - 4:23Cela provoque un double bang,
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4:23 - 4:27mais cela est généralement perçu comme
un bang unique par l'oreille humaine. -
4:27 - 4:30Dans la pratique, les modèles numériques
qui utilisent ces principes -
4:30 - 4:34peuvent souvent prédire l'emplacement
et l'intensité des bangs supersoniques -
4:34 - 4:38pour des conditions atmosphériques
et les trajectoires de vol données, -
4:38 - 4:41et des recherches sont en cours
pour en atténuer les effets. -
4:41 - 4:46En attendant, le vol supersonique au
dessus de la terre ferme reste interdit. -
4:46 - 4:49Les bangs supersoniques
sont-ils une création récente ? -
4:49 - 4:50Pas vraiment.
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4:50 - 4:53Alors que nous cherchons des moyens
de les réduire au silence, -
4:53 - 4:56quelques autres animaux ont
utilisé ces bangs à leur avantage. -
4:56 - 5:01Le gigantesque Diplodocus a peut-être été
capable de claquer sa queue -
5:01 - 5:05plus vite que le son,
au delà de 1200 km/h, -
5:05 - 5:08peut-être pour écarter des prédateurs.
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5:08 - 5:13Certaines crevettes peuvent aussi créer
sous l'eau une onde de choc similaire, -
5:13 - 5:16étourdissant ou tuant parfois leur proie
à distance -
5:16 - 5:19par un simple claquement
de leur pince surdimensionnée. -
5:19 - 5:22Ainsi, les humains ont
fait de grands progrès -
5:22 - 5:25dans leur quête inlassable de la vitesse,
-
5:25 - 5:28il se trouve que la nature
était là d'abord !
- Title:
- Le problème du bang supersonique - Katerina Kaouri
- Speaker:
- Katerina Kaouri
- Description:
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Leçon complète: http://ed.ted.com/lessons/what-causes-sonic-booms-katerina-kaouri
Les objets volant plus vite que la vitesse du son (comme les avions les plus rapides) créent un onde de choc accompagnée d'un bruit de tonnerre: c'est le bang supersonique. Ce son de grande envergure peut causer,au sol, du stress chez les animaux et les hommes , voire même endommager les bâtiments. Katerina Kaouri détaille comment les scientifiques utilisent les mathématiques pour prédire le cheminement des bangs supersoniques dans l'atmosphère, ou ils vont impacter le sol, et quel sera leur volume sonore.Leçon par Katerina Kaouri, animation par Anton Bogaty.
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TED-Ed
- Duration:
- 05:44
Elisabeth Buffard approved French subtitles for The sonic boom problem | ||
Elisabeth Buffard accepted French subtitles for The sonic boom problem | ||
Elisabeth Buffard edited French subtitles for The sonic boom problem | ||
Elisabeth Buffard edited French subtitles for The sonic boom problem | ||
Elisabeth Buffard edited French subtitles for The sonic boom problem | ||
gilles damianthe edited French subtitles for The sonic boom problem | ||
gilles damianthe edited French subtitles for The sonic boom problem | ||
gilles damianthe edited French subtitles for The sonic boom problem |