Calculateur de vitesse du son

Ce calculateur de vitesse du son détermine la vitesse du son dans l'air et dans l'eau.

Peu savent que la vitesse du son dépend de la température – plus la température de l'air est élevée, plus le son peut se propager rapidement.

Pour calculer la vitesse du son dans l'eau, il suffit de choisir la température, exprimée en degrés Fahrenheit (°F) ou Celsius (°C). Notre outil vous permet aussi de choisir l'unité du résultat selon vos besoins. Voulez-vous trouver la vitesse du son en km/h ? ou peut-être en ft/s ? À vous de choisir !

Dans cet article, vous trouverez les réponses aux questions suivantes :

• Quelle est la vitesse du son dans l'air (appelée « vitesse du mur du son ») ?
• Quelle est la vitesse du son dans l'eau ?
• Comment calculer la vitesse du son en m/s ?

C'est parti !

L'air est un gaz presque idéal. Voici la formule de la vitesse de propagation du son dans les gaz idéaux :

où :

• $c$ – vitesse du son dans un gaz parfait
• $R$ – constante molaire des gaz (environ 8,314 5 J·mol⁻¹·K⁻¹)
• $\gamma$ – indice adiabatique (environ 1,4 pour l'air)
• $T$ – la température absolue (en kelvins)
• $M$ – la masse molaire du gaz (environ 0,028 964 5 kg·mol^-1 pour l'air sec)

Notez bien que pour utiliser cette formule de la vitesse du son dans l'air, vous devez utiliser la température exprimée en kelvins. Voici une autre formule, dans laquelle vous pouvez utiliser la température en °C :

Le résultat sera exprimé en m·s^-1.

Par exemple, quelle est la vitesse du son dans l'air en m/s à 22 °C ? Calculons la vitesse du mur du son à cette température ensemble :

$c_{\text{air}} = 331,\!3 \times \sqrt{1 + \frac{T}{273,15}}$

$c_{\text{air}} = 331,\!3 \times \sqrt{1 + \frac{22}{273,15}}$

$c_{\text{air}} = 344,\!383\:414\:2\ \text{m}\cdot {s^{-1}}$

(Les unités m/s et m·s^-1 sont équivalentes.)

Si vous voulez obtenir la vitesse du son en km/h, vous devez convertir vote résultat en le multipliant par 3,6. Voici la vitesse du son en km/h :

$344,\!383\:414\:2\ \text{m}\cdot {s^{-1}} \times 3,\!6 = 1\:203,\!564\:29\ \text{km}\cdot {h^{-1}}$

Avez-vous remarqué quelque chose d'intéressant ? La vitesse du son dans les gaz ne dépend que de deux constantes – $\gamma$ et $R$ – et de la température, mais pas de la pression ou de la masse volumique de l'air, comme on le prétend parfois. L'humidité de l'air a également un effet sur la vitesse du son, mais cette influence est si faible qu'elle peut être négligée. La température est le seul facteur important !

La valeur la plus souvent utilisée est 1 482 m/s (à 20 °C). Cependant, il n'existe pas de formule simple pour la vitesse du son dans l'eau. De nombreux auteurs ont dérivé des équations à partir de données expérimentales, mais ces équations sont compliquées et contiennent toujours des polynômes d'ordre supérieur et de nombreux coefficients.

Les données de notre calculateur pour la vitesse dans l'eau proviennent du tableau de la vitesse du son dans l'eau. La vitesse du son dans l'eau est un paramètre important dans la recherche dans le domaine de l'océanographie acoustique. Néanmoins, la formule de la vitesse du son dans l'eau de mer est encore plus complexe, car la vitesse du son varie également en fonction de la salinité.

Maintenant que nous connaissons la vitesse du son en m/s et km/h dans l'air, calculons comment le son se propage dans l'eau froide avec notre calculateur de vitesse du son.

1. Faites défiler le calculateur jusqu'à la section dont vous avez besoin. Dans notre cas, nous utiliserons la section « Vitesse du son dans l'eau ».

2. Choisissez l'unité de la température. Sélectionnons les degrés Celsius (°C).

3. Sélectionnez la température dans la liste déroulante. Prenons 5 °C.

4. Le calculateur de vitesse du son affiche la vitesse du son dans l'eau : 1 427 m·s^-1.

5. Comparons ce résultat à la vitesse du son à 30 °C. La vitesse est cette fois égale à 1 507 m·s^-1.

   N'oubliez pas que vous pouvez toujours changer les unités de la vitesse du son : vous pouvez sélectionner les pieds par minute (ft/min), les km/h, les milles par heure et même les nœuds, si vous le souhaitez.

Maintenant que vous connaissez la vitesse du son dans l'air et dans l'eau, calculez le temps ou la distance avec ce calculateur de vitesse. Vous pouvez également vérifier la distance d'un orage avec notre calculateur de distance d'orage – la vitesse du son dans l'air est un facteur important pour ce calcul.