Le Repaire des Sciences
Sciences Physiques et Chimiques

 

 

 

 

    

Un son peut-il vraiment briser un verre ?

 

 

N'en déplaise à Hergé, dont la Castafiore fait exploser la vaisselle en chantant, la voix humaine n'est pas assez puissante pour cela. Cela dit, un son peut effectivement briser un verre, à condition d'être émis suffisamment fort et, surtout, à une fréquence bien particulière.

En effet, l'onde sonore se manifeste par une variation plus ou moins rapide de la pression du fluide (compressible) dans lequel elle se propage. Arrivées sur le verre, les oscillations de l'air vont se transmettre au matériau solide sous forme de contraintes mécaniques. Or, comme n'importe quel objet, le verre possède une fréquence fondamentale liée à sa composition et à sa forme. Les contraintes mécaniques seront particulièrement amplifiées lorsqu'elles correspondent à cette fréquence fondamentale. C'est le principe de résonance. La fréquence propre d'un verre à boire, par exemple, est la note qui résonne lorsqu'on le fait tinter. Elle lui est intrinsèque, et indépendante du mode d'excitation. Si l'on reproduit cette note précise grâce à des haut-parleurs, la vibration sera amplifiée par le matériau, un peu comme le mouvement d'une balançoire s'amplifie quand on la pousse au bon rythme. Si le son est assez puissant, la vibration du verre devient telle qu'il finit par se briser. Par exemple, la fréquence propre des carreaux des fenêtres est aux alentours de 100 Hz, alors que celle des verres à boire est plus aiguë, aux environs de 420 Hz. Ainsi, après une explosion aussi dévastatrice que celle de l'usine AZF à Toulouse en 2001, de nombreuses vitres ont été soufflées, tandis que les verres de table restaient intacts ! Le verre n'est donc pas si fragile qu'il y paraît et il doit cette solidité à des liaisons chimiques entre les atomes de silicium et d'oxygène qui le composent.