Qu'est-ce que le son?

On peut considérer le son comme le déplacement, dans l'air, d'une vibration.

Avant de développer cette première définition, rappelons que l'air est un fluide, tout comme l'eau. Ce qui distingue ces deux fluides est leur densité, leur composition chimique et leur élasticité respectives.

La propagation du son doit se faire dans un milieu élastique : un gaz (l'air), un liquide (l'eau) ou un solide (un rail de chemin de fer). Il n'y a pas de propagation possible du son dans le vide. Un milieu est dit élastique lorsqu'il est capable de se déformer pour encaisser un choc ou laisser passer une onde, puis de reprendre son état initial.

Sur le chemin d'une source sonore à l'oreille s'opère un mouvement de va et vient effectué par les molécules d'air. Ce mouvement provoque des variations de pressions : lorsque dans un volume contenant un fluide, le nombre de molécules augmente, la pression augmente. Le son se propage donc dans l'air sous la forme d'une série de variations de pressions.

L'air fait partie des milieux élastiques : ses molécules oscillent autour de leur position initiale en fonction des caractéristiques de l'onde sonore qui les traverse. C'est cette perturbation de l'atmosphère que perçoit notre oreille.

La propagation du son ne consiste pas en un déplacement de matière, mais en une perturbation qui, elle, se déplace à travers la matière. En effet, les molécules déplacées retrouvent toujours leur place après le passage de la perturbation. Ceci est dû à l'élasticité du milieu.

Ce phénomène peut être observé empiriquement : si l'on jette une pierre dans une pièce d'eau, le fluide va se déformer, mais après quelques vagues (la perturbation), ses molécules reprendront leur position initiale. Si on est assis au bord de l'eau, les pieds immergés, le contact des vagues sur la peau permet d'apprécier l'ampleur de la perturbation. Par analogie, on peut dire qu'un son est « jeté » dans l'air et que les vagues qu'il provoque sont perçues par notre oreille.

Empiriquement, la propagation du son diminue avec la distance. Ceci est dû à l'amortissement du système : l'air oppose une résistance au son, comme il oppose une résistance aux corps qui le traversent. Il en est de même d'autres fluides comme l'eau. C'est cette résistance qui entraîne la diminution du volume sonore avec la distance, puis la disparition complète du son.

En fait, avec la distance, l'ampleur des mouvements qu'effectuent les molécules devient de plus en plus faible. L'intensité d'un son est directement corrélée à l'amplitude des oscillations du milieu de propagation.

On peut observer empiriquement ce phénomène en jetant, encore une fois, une pierre dans l'eau : la perturbation est beaucoup plus grande à l'endroit où la pierre a pénétré le fluide que deux mètres plus loin.

Un son se propageant dans l'air peut aussi rencontrer des obstacles : une paroi, une vitre, un mur, etc. Comment le son traverse ces obstacles dépend de leur élasticité.