alexchimiste a écrit :Les ondes sonores se propagent uniquement dans un fluide (liquide ou gaz), c'est à dire qu'une onde sonore est à l'origine d'une différence de pression. Les solides étant typiquement des matériaux incompressibles, il n'y a pas (sauf exceptions) de propagation d'ondes sonores DANS un solide. Pas plus qu'il n'y a de son dans le vide (l'espace par exemple est terriblement silencieux).
Objection Votre Honneur !
Les solides sont certes difficilement compressibles, mais les ondes sonores s'y propagent très bien justement ! Parce que le moindre déplacement collectif d'atome à un endroit, se propage sur les atomes voisins très rapidement. La vitesse de propagation des ondes sonores est très grande dans un solide, pour des ondes de compression (longitudinales) ou des ondes de cisaillement (transversales).
Exemples :
- Les ondes sismiques se propagent dans les roches (tremblements de terre).
- Si tu colles ton oreille sur un rail de voie ferrée (bon c'est interdit dans la vraie vie, mais tu peux voir cela dans les films westerns), tu peux entendre si un train arrive, justement parce que les ondes s'y propagent très bien.
- Dans l'oreille interne, les ondes sonores du captées par le tympan sont transférées par de petits ossements solides.
- etc.
Bon par contre, il n'y a pas de conduction d'ondes sonores (ni de
conduction thermique) dans le vide.
Revenons à la question de la chaleur. La diffusion de la chaleur dans un solide peut se modéliser à l'aide d'une équation de diffusion de Fourier, qui est du même type que l'équation de Fick. C'est-à-dire que le flux de chaleur entre deux points est proportionnel à la différence de température entre deux points. Le coefficient de proportionnalité est la "conductivité thermique" du matériau. (Détails :
ici)
Voilà une façon de "sentir" l'analogie entre la propagation des ondes et la propagation de la chaleur :
- Si tu prends le cas d'un bloc solide, avec une face bien lisse, par exemple, et que tu tapes en un point de cette surface (par exemple avec une pointe), les ondes sonores vont se propager à partir de ce point de façon (hémi)sphérique (en supposant que le solide est isotrope). Les ondes de compression vont voir leur amplitude diminuer avec le carré de la distance au point d'impact.
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- Idem pour la chaleur : si sur un point de la surface tu places un chalumeau, la chaleur va diffuser de manière (hémi)sphérique (si solide isotrope).
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On peut dire que chaleur et ondes mécaniques se propagent avec les mêmes équations.
Il y a un lien fort entre ces deux propriétés qui pourtant sembleraient loin l'une de l'autre : le notion de
phonons en mécanique quantique (voir
ici) qui est un quantum de vibration d'un réseau solide.
