Bonjour,
Je viens vous poser une question concernant l'impédence acoustique qui peut se calculer soit par la pression acoustique/vitesse de vibration des molécules ou par la densité*vitesse de l'onde dans le milieu. Je ne comprends pas comment une onde peut aller plus rapidement et que les particules du milieu elles se déplacent moins rapidement (inversement proportionnel).
Je ne comprends de plus pas la réalité physique derrière l'impédence, des fois je la vois décrit comme une "résitance" ou des fois comme "l'aptitude à propager le son".
Merci d'avance.
Bonsoir
Tout dépend de ce que l'on entend par vitesse moyenne. Dans un gaz à une température absolue T strictement positive, à l'équilibre statistique, en absence d'onde acoustique, chaque molécule possède une vitesse moyenne dans le temps égale au vecteur nul dans la mesure où, compte tenue de l'agitation thermique, il se déplace de façon rectiligne aléatoire entre deux collisions : choc sur une paroi ou choc sur une autre molécule. Si maintenant on fait la moyenne sur un grand nombre de molécules à un instant donné, la valeur moyenne des vecteurs vitesse est aussi le vecteur nul, toujours à cause des mouvements aléatoires des molécules . On peut aussi s'intéresser à la norme du vecteur vitesse sur un grand nombre de molécules à un instant donné. On obtient alors une valeur qui dépend de la température et de la nature du gaz. Par exemple, pour le dioxygène à 300K, on obtient vm=445m/s, c'est à dire une valeur supérieure à la célérité de l'onde à la même température pour le même gaz : c=330m/s. Logique pour que la perturbation se propage de proche en proche...
Lorsque l'onde acoustique se propage, le vecteur vitesse moyenne des molécules dans un volume élémentaire donné passe du vecteur nul à un vecteur dont la norme est effectivement beaucoup plus faible que la vitesse moyenne due à l'agitation thermique que l'on peut appeler vitesse de vibration due à l'onde. Revois bien ton cours à ce sujet.
La notion d'impédance acoustique a été introduite par analogie avec l'électrocinétique. Un oscillateur électrique (circuit RLC par exemple) soumis à une tension alternative et un oscillateur mécanique (masse au bout d'un ressort par exemple) soumis à une force d'excitation alternative, sont régis par des équations analogues à condition de remplacer l'intensité par la vitesse et la tension par la force. Puisque l'impédance du circuit est Z=U/I, en mécanique on peut définir l'impédance comme le rapport Z=F/v. En acoustique, pour rendre la grandeur intensive, on remplace en fait la force par le rapport force/aire de surface, soit par la pression : on pose Za=p/v. On peut aussi faire une analogie avec l'impédance caractéristique d'un câble coaxial de télévision mais pas sûr que cela soit déjà à ton programme. A pression acoustique donnée, imposée par exemple par une membrane de haut-parleur, plus Za est grand, moins les molécules vont réagir puisque plus leur vitesse de vibration sera faible... Cela justifie la dernière phrase de ton message.
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