← Retour à l'index co-intervention

Isolation phonique et correction acoustique

Co-intervention Maths-Sciences | Première Bac Pro ERA | Savoir S4.2 — Acoustique

Objectifs
Identification de la ressource

1. Mise en situation professionnelle

Contexte professionnel — Cloison et porte d'une salle de réunion

Un menuisier agenceur réalise la cloison et la porte qui séparent une salle de réunion des bureaux voisins. Lors d'une réunion animée, le niveau sonore atteint 70 dB dans la salle. Les bureaux mitoyens accueillent des salariés qui travaillent et téléphonent : il faut que le bruit perçu de l'autre côté reste discret, en pratique au-dessous de 35 dB.

Le client demande : « Quelle cloison et quelle porte dois-je poser pour que la salle de réunion soit discrète ? Et si je mets une belle cloison mais une porte ordinaire, est-ce que ça suffit ? »

2. Le son et le niveau sonore

Définition — Le son, une onde
Un son est une vibration de l'air qui se propage de proche en proche jusqu'à l'oreille. On le caractérise par :
Définition — Niveau sonore L en décibels (dB)
Le niveau sonore \(L\) mesure l'intensité d'un bruit. Il est exprimé en décibels (dB), sur une échelle logarithmique : l'oreille est très sensible aux faibles bruits et moins sensible aux forts. C'est pourquoi les dB ne s'additionnent pas comme des nombres ordinaires.
Échelle de référence des niveaux sonores
Niveau (dB)Situation
0 dBSeuil d'audition (le plus faible son perceptible)
30 dBChambre calme, bibliothèque
60 dBConversation normale
85 dBSeuil de risque pour l'oreille (exposition prolongée)
120 dBSeuil de douleur (marteau-piqueur, avion au décollage)
Définition — Indice d'affaiblissement acoustique \(R_w\)
L'indice d'affaiblissement acoustique \(R_w\) (en dB) caractérise la capacité d'une paroi (cloison, porte, vitrage) à bloquer le bruit. Plus \(R_w\) est grand, mieux la paroi isole.

Le niveau transmis de l'autre côté de la paroi se calcule par : \[ L_{transmis} = L_{émis} - R_w \]
Trois règles utiles à connaître

3. Affaiblissement acoustique de parois et portes courantes

Paroi\(R_w\) (dB)
Cloison simple (1 plaque + ossature)30
Cloison double + laine minérale45
Mur béton 20 cm55
Porte / vitrage\(R_w\) (dB)
Porte isophonique (à âme pleine, joints)35
Porte intérieure ordinaire (âme alvéolaire)20
Vitrage simple28
Double vitrage32

4. Application — Cloison de la salle de réunion

Calcul du niveau transmis vers les bureaux voisins

Le niveau émis dans la salle de réunion est \(L_{émis} = 70\) dB. On envisage deux cloisons.

Cas 1 — cloison simple (\(R_w = 30\) dB) : \[ L_{transmis} = 70 - 30 = 40 \; \text{dB} \] Le bruit perçu côté bureaux serait de 40 dB : c'est au-dessus de l'objectif de 35 dB. Insuffisant.

Cas 2 — cloison double + laine minérale (\(R_w = 45\) dB) : \[ L_{transmis} = 70 - 45 = 25 \; \text{dB} \] Le bruit perçu serait de 25 dB, soit en dessous de 35 dB.
Pour respecter l'objectif (\(L_{transmis} \lt 35\) dB) à partir d'une salle à 70 dB, la paroi doit avoir \(R_w \gt 35\) dB. La cloison double + laine minérale (\(R_w = 45\) dB) convient ; la cloison simple (\(R_w = 30\) dB) ne convient pas.
Méthode — Attention au point faible : la porte
La salle de réunion est fermée par une porte. Si l'on pose une excellente cloison (\(R_w = 45\) dB) mais une porte ordinaire (\(R_w = 20\) dB), le bruit passe surtout par la porte : \[ L_{transmis} \approx 70 - 20 = 50 \; \text{dB} \] Le résultat est mauvais (50 dB) : c'est la porte, point faible, qui commande l'isolement. Il faut une porte isophonique (\(R_w = 35\) dB), à âme pleine et avec joints, pour rester cohérent avec la cloison.

5. Schéma : émission → paroi → réception

Salle de réunion 70 dB L émis Cloison Rw = 45 dB Bureaux voisins 25 dB L transmis L transmis = L émis − Rw = 70 − 45 = 25 dB

6. Exercices

Socle Exercice 1 — Lire et comparer des niveaux (guidé)

À l'aide de l'échelle de référence du cours, répondre :
  1. Quel niveau correspond à une conversation normale ?
  2. Quel niveau correspond au seuil de risque pour l'oreille ?
  3. Un atelier de découpe atteint 88 dB. Est-on au-dessus ou au-dessous du seuil de risque (85 dB) ?
  1. Conversation normale : 60 dB.
  2. Seuil de risque : 85 dB.
  3. 88 dB \(\gt\) 85 dB : on est au-dessus du seuil de risque, le port d'un casque anti-bruit s'impose.
Socle Exercice 2 — Calculer un niveau transmis (guidé)

Dans un studio, un menuisier agenceur pose une cloison double \(R_w = 45\) dB. La musique dans le studio atteint \(L_{émis} = 80\) dB.

Appliquer la formule \(L_{transmis} = L_{émis} - R_w\) : Le bruit perçu chez le voisin sera-t-il à peu près celui d'une chambre calme (30 dB) ?
  • \(L_{transmis} = 80 - 45 = 35\) dB
35 dB : c'est proche d'une chambre calme (30 dB). L'isolement est correct mais juste suffisant pour un studio.
Socle Exercice 3 — Classer des parois (guidé)

À l'aide du tableau du cours, classer ces éléments du plus isolant au moins isolant :

Cloison simple — Porte ordinaire — Cloison double + laine — Mur béton 20 cm — Porte isophonique

Rappel : plus \(R_w\) est grand, mieux la paroi isole.
Du plus isolant au moins isolant :
Mur béton 20 cm (55) → Cloison double + laine (45) → Porte isophonique (35) → Cloison simple (30) → Porte ordinaire (20).
Socle Exercice 4 — Quel niveau est plus fort ? (guidé)

Deux pièces voisines à une salle bruyante reçoivent :
  1. Dans quelle pièce le bruit est-il le plus fort ?
  2. Si l'objectif est \(L_{transmis} \lt 30\) dB, quelle(s) pièce(s) respecte(nt) l'objectif ?
  1. Le bruit est le plus fort dans la pièce A (38 dB \(\gt\) 24 dB).
  2. Objectif \(\lt\) 30 dB : seule la pièce B (24 dB) le respecte. La pièce A (38 dB) ne le respecte pas.
Standard Exercice 5 — Choisir une cloison pour un niveau cible

Un agenceur sépare une salle de réunion (\(L_{émis} = 72\) dB) d'un open-space où le niveau perçu ne doit pas dépasser 30 dB.
  1. Quel affaiblissement minimal \(R_w\) la cloison doit-elle assurer ? (poser \(L_{émis} - R_w \lt 30\))
  2. Parmi les cloisons du tableau (simple 30 dB, double + laine 45 dB), laquelle convient ?
  3. Calculer le niveau transmis obtenu avec la cloison choisie.
  1. \(72 - R_w \lt 30 \Rightarrow R_w \gt 42\) dB. Il faut \(R_w\) supérieur à 42 dB.
  2. Seule la cloison double + laine minérale (45 dB) convient (la cloison simple à 30 dB est insuffisante).
  3. \(L_{transmis} = 72 - 45 = 27\) dB \(\lt\) 30 dB : objectif respecté.
Standard Exercice 6 — Le point faible : la porte

La salle de réunion précédente (\(L_{émis} = 72\) dB) est équipée d'une cloison double (\(R_w = 45\) dB), mais d'une porte intérieure ordinaire (\(R_w = 20\) dB).
  1. Calculer le niveau transmis à travers la cloison seule, puis à travers la porte seule.
  2. Par où passe l'essentiel du bruit ? Expliquer en une phrase pourquoi la porte « commande » l'isolement.
  3. On remplace la porte par une porte isophonique (\(R_w = 35\) dB). Recalculer le niveau transmis par la porte. L'objectif de 30 dB est-il alors respecté ?
  1. Cloison : \(72 - 45 = 27\) dB. Porte : \(72 - 20 = 52\) dB.
  2. L'essentiel du bruit passe par la porte (52 dB, bien plus que les 27 dB de la cloison). Le point faible « commande » l'isolement car le son emprunte le chemin le plus facile.
  3. Porte isophonique : \(72 - 35 = 37\) dB. C'est mieux, mais \(37 \gt 30\) : l'objectif de 30 dB n'est pas tout à fait atteint. Il faudrait une porte de \(R_w \gt 42\) dB ou un sas.
Standard Exercice 7 — Choisir entre simple et double vitrage

Un agenceur installe une cloison vitrée entre un couloir bruyant (\(L_{émis} = 65\) dB) et un bureau d'accueil. L'accueil doit rester sous 35 dB.
  1. Calculer le niveau transmis avec un vitrage simple (\(R_w = 28\) dB).
  2. Calculer le niveau transmis avec un double vitrage (\(R_w = 32\) dB).
  3. Quelle solution respecte l'objectif de 35 dB ?
  1. Vitrage simple : \(65 - 28 = 37\) dB.
  2. Double vitrage : \(65 - 32 = 33\) dB.
  3. Le vitrage simple donne 37 dB \(\gt\) 35 dB (insuffisant). Le double vitrage donne 33 dB \(\lt\) 35 dB : c'est la solution à retenir.
Approfondissement Exercice 8 — Comparer deux solutions d'agencement (coût / épaisseur / \(R_w\))

Pour isoler une salle de réunion (\(L_{émis} = 75\) dB) d'un bureau voisin (objectif \(\lt 32\) dB), un technicien d'agencement compare deux cloisons :

Solution A Solution B
TypeCloison double + laineCloison double renforcée
\(R_w\)45 dB52 dB
Épaisseur10 cm16 cm
Prix posé60 €/m²95 €/m²

  1. Calculer le niveau transmis pour chaque solution.
  2. Les deux respectent-elles l'objectif (\(\lt 32\) dB) ?
  3. La cloison mesure 12 m². Calculer le surcoût de la solution B.
  4. Justifier en deux lignes quelle solution conseiller, en tenant compte du \(R_w\), de l'épaisseur (espace perdu) et du prix.
  1. Solution A : \(75 - 45 = 30\) dB. Solution B : \(75 - 52 = 23\) dB.
  2. Oui : \(30 \lt 32\) et \(23 \lt 32\). Les deux respectent l'objectif.
  3. Surcoût : \(12 \times (95 - 60) = 12 \times 35 = 420\) €.
  4. La solution A (45 dB, 10 cm, moins chère) suffit déjà à l'objectif. La solution B isole mieux (23 dB) mais coûte 420 € de plus et fait perdre 6 cm d'épaisseur. Conseil : retenir la solution A, sauf exigence particulière (confidentialité forte) où la B se justifie.
Approfondissement Exercice 9 — La règle des +3 dB (plusieurs sources)

Dans un local technique attenant à un bureau agencé, une pompe à chaleur émet à elle seule un niveau de 60 dB.
  1. On ajoute une deuxième pompe identique (60 dB). En appliquant la règle « doubler la source ≈ +3 dB », quel est le nouveau niveau total ?
  2. On en met une troisième, puis on double encore pour en avoir quatre. Donner le niveau total avec deux puis quatre machines en raisonnant par doublements successifs.
  3. La cloison entre le local et le bureau a \(R_w = 40\) dB. Avec quatre pompes, le bruit perçu dans le bureau respecte-t-il l'objectif de 30 dB ?
  1. Deux pompes : \(60 + 3 = 63\) dB (et non 120 dB : les dB ne s'additionnent pas comme des nombres ordinaires).
  2. Quatre pompes = deux fois « deux pompes » → on ajoute encore +3 dB : \(63 + 3 = 66\) dB. (Doubler de 2 à 4 ajoute +3 dB.)
  3. \(L_{transmis} = 66 - 40 = 26\) dB \(\lt\) 30 dB : l'objectif est respecté, même avec quatre pompes.
Approfondissement Exercice 10 — Dimensionner l'ensemble cloison + porte

Une salle de réunion (\(L_{émis} = 78\) dB) doit être isolée pour que les bureaux voisins restent sous 30 dB, en passant par la cloison comme par la porte.
  1. Quel \(R_w\) minimal faut-il pour la cloison ? Pour la porte ? (même condition \(78 - R_w \lt 30\) pour chaque chemin)
  2. Parmi cloison double + laine (45) et cloison double renforcée (52), laquelle suffit ? Parmi porte isophonique (35) et une porte « acoustique renforcée » (50), laquelle suffit ?
  3. Un menuisier agenceur propose un sas : deux portes isophoniques successives (\(R_w = 35\) dB chacune), avec un affaiblissement total estimé à \(35 + 15 = 50\) dB. Le sas permet-il d'atteindre l'objectif avec des portes courantes ?
  4. Conclure sur la solution la plus économique : porte unique renforcée, ou sas de deux portes isophoniques (prix porte isophonique 450 €, porte renforcée 1 100 €).
  1. \(78 - R_w \lt 30 \Rightarrow R_w \gt 48\) dB, pour la cloison et pour la porte.
  2. Cloison : la double renforcée (52) suffit (la double + laine à 45 ne suffit pas). Porte : la « acoustique renforcée » (50) suffit (la porte isophonique seule à 35 ne suffit pas).
  3. Sas : affaiblissement estimé \(35 + 15 = 50\) dB \(\gt\) 48 dB → \(L_{transmis} = 78 - 50 = 28\) dB \(\lt\) 30 dB. Oui, le sas atteint l'objectif avec deux portes isophoniques courantes.
  4. Porte unique renforcée : 1 100 €. Sas : \(2 \times 450 = 900\) €. Le sas est moins cher (900 € \(\lt\) 1 100 €) et plus performant, à condition d'avoir la place pour deux portes.
Imprimer / Générer un PDF