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Août
01

Chevaucher les ondes

Un mobile rattrapant les ondes qu’il émet au cours de son mouvement en subit les rudes effets. Au contraire, quand il les dépasse, il peut en profiter.

Un avion qui vole à la vitesse du son vibre tant qu’il est difficile à piloter. Depuis 1947, date à laquelle le «mur du son» fut vaincu par l’aviateur américain Charles Yeager, les pilotes savent que les fortes vibrations qui, au passage du mur du son, secouent la carlingue d’un avion non préparé à cette fin, disparaissent dès que sa vitesse excède celle du son.

L’apparition de vibrations au passage de la vitesse de propagation d’une onde est un phénomène général. Il existe ainsi un «mur de l’onde» pour chaque type : un «mur de l’onde mécanique», un «mur de la vague» etc. Quand la vitesse du mobile a dépassé celle de l’onde qu’il vient de chevaucher, celui-ci reprend une allure paisible.

Le mur de la caténaire

En 1990, les ingénieurs de la SNCF qui préparaient le record de vitesse du TGV furent confrontés au phénomène : le train ne pouvait dépasser 500 kilomètres par heure car, à cette vitesse, le captage du courant devient difficile à cause des mouvements qui agitent la caténaire (le câble tendu, suspendu à l’horizontale au-dessus du train où circule le courant). Ce courant alimentant en énergie la motrice est prélevé par le pantographe, un bras articulé situé sur le toit.

Telle une corde de piano, la caténaire vibre verticalement dans une direction perpendiculaire à son axe : des «ondes transverses» s’y propagent. Leur vitesse est d’autant plus grande que la caténaire est légère et qu’elle est tendue (cette vitesse est égale à la racine carrée du quotient de la tension par la masse par unité de longueur de la caténaire).

À titre de comparaison, la corde de piano qui donne …

Parus dans :

Chevaucher les ondes R. Lehoucq et J.M. Courty Pour la Science N°286, (aout 2001)

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