Acoustique
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Le son est une onde mécanique longitudinale de pression : les molécules du milieu oscillent dans la direction de propagation, créant des zones alternées de compression (surpression) et de raréfaction (dépression). Contrairement aux ondes électromagnétiques, le son nécessite un milieu matériel pour se propager — il ne se propage pas dans le vide.

La relation fondamentale relie la vitesse de propagation v, la fréquence f et la longueur d'onde λ : v = f × λ. La vitesse du son dépend du milieu et de la température. Dans l'air : v ≈ 331 + 0,6 × T(°C) m/s. Elle est ~4× plus rapide dans l'eau et ~17× dans l'acier, car la rigidité élastique est bien supérieure dans les solides.

L'oreille humaine perçoit une gamme de pressions acoustiques extraordinairement étendue (rapport 10⁶ entre seuil d'audition et douleur). L'échelle logarithmique en décibels SPL (Sound Pressure Level) rend cette gamme maniable : L(dB) = 20·log₁₀(p/p₀), avec p₀ = 2×10⁻⁵ Pa (seuil d'audition à 1 kHz). Chaque +6 dB correspond à un doublement de la pression ; chaque +10 dB correspond à une multiplication par ~3,16 de l'intensité — perçu comme un doublement du volume.

L'effet Doppler est le changement apparent de fréquence d'une onde lorsque la source et/ou l'observateur sont en mouvement relatif. Pour un observateur en mouvement vers la source : f' = f·(v+vₒ)/(v−vs). Perçu comme la montée du son d'une ambulance qui approche et sa chute brusque au passage. En astronomie, le décalage Doppler des raies spectrales mesure la vitesse des étoiles et l'expansion de l'Univers (décalage vers le rouge cosmologique).

Quand la source dépasse la vitesse du son (v > c_son), elle crée un cône de Mach et une onde de choc : le bang supersonique. Le nombre de Mach Ma = v/c_son caractérise le régime : subsonique (Ma < 1), transsonique (Ma ≈ 1), supersonique (Ma > 1), hypersonique (Ma > 5). La résonance acoustique se produit quand la fréquence d'excitation coïncide avec une fréquence propre du système (pont de Tacoma, vibration des ponts).

L'oreille humaine n'est pas un microphone linéaire. La courbe d'égale sonie (Fletcher-Munson, 1933) montre que la sensibilité maximale est vers 1-4 kHz (là où les formants de la parole se concentrent). La plage dynamique de l'oreille est d'environ 120 dB. En dessous de 20 Hz (infrasons) et au-dessus de 20 kHz (ultrasons), le son est imperceptible mais peut avoir des effets physiologiques. Le seuil de discrimination de hauteur est d'environ 0,3% (3 Hz à 1 kHz) — dépassé par les musiciens entraînés.

La psychoacoustique étudie comment le cerveau traite et perçoit les sons : masquage fréquentiel et temporel (fondement de la compression audio MP3/AAC), effet cocktail-party (séparation des sources sonores), localisation binaurale (différences interaurales de temps ITD et d'intensité ILD), réverbération et acoustique des salles. L'HRTF (Head-Related Transfer Function) encode comment la forme du pavillon et de la tête modifient le son selon sa direction.