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Pourquoi le fouet claque-t-il si fort ?

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Le fouet ne claque pas parce que le bout en cuir tape le sol. Le bruit assez fort est un petit bang supersonique. Il est émis au moment où l’extrémité du fouet se déplace dans l’air à une vitesse qui est supérieure à celle du son, soit plus de 340 mètres par seconde.

En 1887, deux autrichiens montrent pour la première fois qu’un objet dont la vitesse dépasse celle du son engendre une onde de choc, un claquement. Peu après, on compare ce claquement au bruit d’explosion qui intervient quand une météorite traverse l’atmosphère. Ils en déduisent très logiquement que la vitesse du météorites est à ce moment supersonique.

Mais revenons au fouet. En 1905 Otto Lummer fit le premier le rapprochement avec le bruit du fouet. A l’époque on ne le croit pas. Cependant petit à petit l’idée prend et d’autres scientifiques la reprennent. Mais elle reste une simple hypothèse.
Pour prouver que Lummer a bien raison, le professeur Carrière de Toulouse réalise en 1927, l’expérience suivante : il construit un fouet mécanique. Et à chaque fois le bruit se fait entendre.

En 1958, les choses se précisent encore. Des physiciens américains évaluent la vitesse du fouet à 1,3 fois celle du son. Ensuite la technologie va permettre de confirmer définitivement l’hypothèse. En 1998, des scientifiques allemands filment à 9 000 images par seconde le fouet qui claque. On voit alors sur les images que le mouvement, l’onde, qui se propage de la base du manche vers l’extrémité génère de l’énergie cinétique, qui finit par se concentrer à l’extrémité. Quand l’onde atteint cette extrémité, elle doit se dissiper. Une partie de l’onde passe dans l’air et une autre, réfléchie, remonte vers la poignée du fouet. À l’instant de cette réflexion, l’accélération subie par l’extrémité du fouet est telle qu’elle dépasse souvent la vitesse du son.

La vitesse de cette partie peut atteindre jusqu’à 2 fois la vitesse du son.


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