Calculateur de la vitesse du son et du Mach

Le calculateur

Le champ du haut est la température de l'air en Celsius. À partir de là, l'outil calcule la vitesse du son et l'affiche en mètres par seconde, en miles par heure, en kilomètres par heure et en nœuds. La paire de champs inférieure prend une vitesse en mph et la divise par cette même vitesse du son pour donner le nombre de Mach. Changez l'une ou l'autre des entrées et chaque résultat se met à jour en direct. Les valeurs par défaut modélisent un air chaud au niveau de la mer à 20 degrés Celsius, où la vitesse du son est d'environ 343.2 m/s, et un avion à 600 mph, ce qui donne environ Mach 0.78.

Pourquoi la température modifie la vitesse du son

Le son est une onde de pression transmise par les molécules d'air qui se heurtent les unes aux autres. Plus l'air est chaud, plus ces molécules se déplacent déjà vite, elles transmettent donc l'onde plus tôt et le son voyage plus rapidement. L'air froid fait l'inverse : des molécules plus lentes, un son plus lent. La pression et l'altitude comptent à peine en elles-mêmes, car un air plus raréfié a à la fois moins de molécules et plus d'espace pour qu'elles se déplacent plus loin, et ces deux effets s'annulent. Ce qui reste, c'est la température.

C'est la raison pour laquelle Mach 1 est plus lent en haute altitude. L'air en altitude de croisière peut se situer près de moins 50 degrés Celsius, où la vitesse du son tombe à environ 670 mph, bien en dessous des quelque 768 mph de l'air chaud au niveau du sol. Un avion conserve le même nombre de Mach avec une vitesse air vraie plus basse là-haut, simplement parce que le mur du son lui-même est descendu à sa rencontre.

Ce que signifient les nombres de Mach

Subsonique couvre tout ce qui est en dessous de Mach 1, la plage où se déroule presque tout vol. Transsonique, environ de Mach 0.8 à 1.2, est la zone délicate où une partie de l'écoulement passe en supersonique tandis que le reste demeure sous la vitesse du son, ce qui explique pourquoi les avions de ligne croisent juste en dessous. Supersonique signifie plus rapide que Mach 1, où l'avion devance ses propres ondes de pression et produit un bang sonique. Hypersonique commence autour de Mach 5 et entraîne un échauffement intense, le régime des véhicules de rentrée et des missiles avancés.

FAQ

Quelle est la vitesse du son en mph ?

À 20 degrés Celsius, la vitesse du son est d'environ 343 m/s, soit à peu près 768 mph ou 1 236 km/h. La valeur augmente avec un air plus chaud et diminue avec un air plus froid, il n'y a donc pas de chiffre fixe unique. Au point de congélation, elle tombe à environ 741 mph.

La vitesse du son change-t-elle avec l'altitude ?

Oui, mais la cause est la température, pas l'altitude elle-même. L'air se refroidit à mesure que l'on monte dans la troposphère, et l'air plus froid transporte le son plus lentement. À une altitude de croisière typique proche de moins 50 degrés Celsius, la vitesse du son est d'environ 670 mph, bien en dessous des 768 mph que l'on obtient au niveau du sol par temps chaud.

Qu'est-ce que Mach 1 ?

Mach 1 est la vitesse du son dans l'air environnant. Le nombre de Mach est un rapport, pas une vitesse fixe : un objet se déplace à Mach 1 lorsqu'il avance exactement à la vitesse locale du son. Comme cette vitesse dépend de la température, Mach 1 correspond à un nombre de mph différent au niveau de la mer et en haute altitude.

Pourquoi Mach 1 est-il plus lent en haute altitude ?

Le son se propage par collisions entre les molécules d'air, et les molécules plus chaudes se déplacent plus vite, elles transmettent donc l'onde de pression plus rapidement. En haute altitude, l'air est très froid, les molécules sont plus lentes et la vitesse du son chute. Puisque Mach 1 désigne simplement la vitesse locale du son, Mach 1 lui-même est plus lent là-haut.

Comment calcule-t-on le nombre de Mach ?

Divisez la vitesse de l'objet par la vitesse locale du son, en utilisant les mêmes unités pour les deux. Trouvez d'abord la vitesse du son à partir de la température de l'air, puis convertissez la vitesse de l'objet en m/s et divisez. Par exemple, 600 mph correspond à 268 m/s, et à 20 degrés Celsius cela donne Mach 0.78.