Document 2 : Mesure historique de la vitesse de propagation du son dans l’eau
En 1826, Jean-Daniel Colladon et Charles Sturm reçoivent le Grand Prix de l’Académie des sciences pour
leurs travaux donnant une estimation de la vitesse du son dans l’eau. Pour réaliser cette expérience, les
deux scientifiques suisses utilisent deux bateaux distants de 13,487 kilomètres sur le lac Léman :
À quelques deux cents mètres au large de Rolle, un
assistant se tenait dans une barque, à laquelle était
suspendue une cloche.
Le rôle de cet assistant était d'actionner un long
manche terminé par un marteau. Ce marteau
permettait de frapper sur une cloche immergée au
bout d'une chaîne. Simultanément, un ingénieux
système permettait d’abaisser une lance à feu,
allumée, et d’enflammer une poudre disposée sur
une plaque fixée à la proue du bateau.
Colladon, lui, se tenait à équidistance de la côte mais
du côté français, au large de Thonon. Dès qu'il
percevait le signal lumineux à l'horizon, il enclenchait un chronomètre et se mettait à l'écoute du
stimulus. Dans un premier temps en plongeant la tête directement dans l'eau puis, après avoir
perfectionné le système, à l'aide d'un cornet dont l'embouchure immergée était fermée par une
membrane en tôle.
À l'instant où il entendait le signal acoustique, Colladon déclenchait son chronomètre.
« 1435 mètres par seconde » : telle est la vitesse du son mesurée dans l’eau sur le Léman. Ce résultat
figure dans le mémoire sur la compressibilité des principaux liquides que Colladon et son collègue
Charles Sturm remettent à l’Académie des sciences de Paris en 1827.
1. Déterminer à l’aide des données de cette expérience historique la durée Δt écoulée entre l’instant
où Colladon enclenchait son chronomètre et l’instant où il l’arrêtait. On conservera 2 chiffres
significatifs.
2. D’après le tableau ci-dessous, comment la vitesse de propagation du son évolue-t-elle en fonction
de la température de l’air ?
3. Sachant que la température de l’eau du lac était de 8 °C lors de l’expérience de Colladon, la vitesse
mesurée par Colladon est-elle en accord avec la tendance indiquée dans la réponse à la question
précédente ?