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Que sont exactement les bangs soniques ? Pourquoi se produisent-ils ? En quoi le franchissement du mur du son est-il différent de tout autre changement de vitesse ? Je comprends qu'ils se produisent en cassant la vitesse du son, mais au-delà, ils sont un mystère pour moi. Explique comme si j'avais cinq ans.
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Un bang sonique se produit parce que la vitesse du son est la vitesse à laquelle l'information se propage dans un fluide. Mais cela ne vous l'a pas très bien expliqué, n'est-ce pas ? Comment un fluide sait-il qu'il circule autour de quelque chose ? Physiquement, comment le débit s'ajuste-t-il en amont si vous faites tomber un rocher dans un ruisseau, par exemple ? Eh bien, des particules fluides s'accumulent à la surface de l'obstacle (parce qu'elles ont heurté quelque chose !), ce qui augmente la pression près de la surface de l'obstacle. Cette pression élevée diminue progressivement jusqu'à la pression du courant libre au fur et à mesure que vous vous éloignez de l'obstacle. Assez loin en amont, l'écoulement n'est pas perturbé par la roche en aval. Et tout cela arrive assez rapidement une fois que vous avez mis la pierre dans le ruisseau, n'est-ce pas ? Ce n'est pas comme si l'écoulement à 1 cm en amont de la roche allait se comporter comme s'il n'y avait pas de roche là-bas, même juste après avoir mis la roche dedans. ( En fait , dans le cas spécifique des ondes stationnaires causées par des roches en eau peu profonde , la vitesse à laquelle l' information sur la présence de la roche se propage en amont est en fait sacrément lente , mais ne laissons pas la physique se mettre en travers d' un bonne métaphore ! ) Imaginez maintenant que le rocher est un avion et que l' eau est de l' air qui le dépasse . La même chose se produit. Si vous deviez changer la configuration de l'avion d'une manière ou d'une autre - disons, en déplaçant le gouvernail - la façon dont l'air réagirait serait par une accumulation de pression sur la surface du nouvel obstacle affectant rapidement les conditions en amont et le flux se réarrangeant rapidement et en douceur pour tenir compte du nouvel obstacle. Eh bien, que se passe-t-il une fois que nous atteignons la vitesse du son ? N'oubliez pas que la vitesse du son est la vitesse à laquelle le changement de pression en aval fait son chemin vers l'amont. A exactement la vitesse du son, alors, les particules de fluide qui heurtent l'obstacle n'ont aucun moyen de communiquer leur information qu'il y a un obstacle aux autres particules de fluide en amont ! Les particules fluides en amont accélèrent, inconscientes qu'il y a quoi que ce soit sur leur chemin, jusqu'au moment où elles heurtent l'obstacle. À ce moment-là, leur vie change radicalement ! Ils filaient très vite et maintenant ils doivent s'arrêter presque complètement ! De plus , ils doivent le faire presque instantanément ! Ils n'ont pas eu la chance de ralentir à l'approche de l'obstacle ! Maintenant, notre flux est tout foiré. Il n'y a littéralement aucun moyen pour le flux en amont de connaître et de s'adapter à un obstacle en aval , car le fluide est transporté au-delà de l'obstacle si rapidement qu'au moment où le changement de pression se produit , le fluide qui apprendrait le l'obstacle s'y est déjà heurté ! Cela signifie que même juste devant l'obstacle, à 1 cm devant la pointe de l'avion, le flux est toujours exactement le même qu'il serait s'il n'y avait aucun obstacle ! Évidemment, les particules fluides ne peuvent pas changer leur vitesse instantanément, car cela nécessiterait une force infinie. Donc physiquement ce qui se passe c'est que sur une très petite distance devant l' obstacle ( seulement environ 2 micromètres , soit environ 1/50 de la taille d' un cheveu humain ! ) , la pression passe de la pression du courant libre à une valeur très élevée à la surface de l'obstacle. Cela génère une onde stationnaire (relative à l'obstacle) appelée onde de choc. Et cette onde de choc, qui se propage vers l'extérieur à travers le médium, est ce que votre oreille interprète comme un craquement très fort - le bang sonique.