Déterminer la période et la fréquence d’un son pur.
Caractériser un son par sa fréquence et son niveau d’intensité acoustique en décibels (dB).
Connaître les seuils de dangerosité (85 dB) et de douleur (120 dB).
Comparer les atténuations phoniques de différents milieux.
Mettre en œuvre des émetteurs et capteurs piézoélectriques.
Socle
Exercice 1 — Sons et niveaux sonores (6 points)
(2 pts) Vrai ou faux ?
a) Un son se propage dans le vide. V / F
b) Plus la fréquence est élevée, plus le son est aigu. V / F
c) Le seuil de danger auditif est 85 dB. V / F
d) Un son à 100 Hz est plus aigu qu'un son à 800 Hz. V / F
(2 pts) Classez du plus grave au plus aigu : voix grave (100 Hz), scie circulaire (2000 Hz), alarme (4000 Hz), diapason (440 Hz).
(2 pts) Complétez :
— Au-delà de ___ dB, le port de protections auditives est obligatoire.
— Les bouchons d'oreilles atténuent de ___ à ___ dB.
— Un son est une vibration _______________ qui se propage dans un milieu _______________.
Exercice 1 — Fréquence, période et atténuation (8 points)
(2 pts) Sur un oscillogramme d'un son pur, on mesure la période \(T = 2{,}5\) ms. Calculez la fréquence \(f\). Ce son est-il audible par l'oreille humaine ?
(2 pts) Un artisan menuisier travaille 4 h avec une ponceuse à bande (95 dB). Il utilise des bouchons d'oreilles qui atténuent de 30 dB. Quel niveau sonore perçoit-il ? Est-ce sécuritaire ?
(2 pts) On teste deux matériaux isolants pour une paroi d'atelier : la laine de roche réduit le bruit de 28 dB et le panneau de mousse de 18 dB. Lequel est plus efficace ? Si le bruit initial est 100 dB, quel niveau passe à travers chaque matériau ?
(2 pts) Un capteur piézoélectrique est utilisé pour détecter des vibrations dans une machine. En mode récepteur, que convertit-il ? Donnez une application concrète en atelier.
Niveau perçu : 95 − 30 = 65 dB. Oui, c'est sécuritaire (< 85 dB).
Laine de roche plus efficace (28 dB > 18 dB). À travers : laine → 100 − 28 = 72 dB / mousse → 100 − 18 = 82 dB (toujours dangereux sans protection).
En mode récepteur : convertit une vibration mécanique en signal électrique. Application : détection de chocs sur une machine, buzzer d'alarme.
Approfondissement
Exercice 1 — Analyse acoustique d'un atelier (6 points)
Un atelier de menuiserie comporte plusieurs machines en fonctionnement simultané : scie circulaire (102 dB), toupie (98 dB), ponceuse (95 dB). La durée quotidienne est 8 h/poste.
(2 pts) La réglementation impose une valeur limite d'exposition de 87 dB(A) sur 8 h. Toutes les machines dépassent-elles cette limite ? Quelle action l'employeur doit-il entreprendre au-delà de 80 dB(A) ?
(2 pts) Un casque antibruit atténue de 26 dB. Pour chaque machine, calculez le niveau perçu avec le casque. Le résultat est-il en deçà de la valeur limite ?
(2 pts) Pour la scie circulaire : proposez deux solutions collectives (réduction à la source) et une solution individuelle (EPI). Expliquez pourquoi les solutions collectives sont prioritaires selon le principe de prévention.
Correction :
Oui, toutes dépassent 87 dB. Au-delà de 80 dB(A) : l'employeur doit mettre des protections à disposition. Au-delà de 85 dB(A) : port obligatoire.
Scie : 102 − 26 = 76 dB / Toupie : 98 − 26 = 72 dB / Ponceuse : 95 − 26 = 69 dB. Tous < 87 dB : correct.
Solutions collectives : encoffrement des machines bruyantes (cabine insonorisée), plots anti-vibrations sous les machines. Solution individuelle : casque ou bouchons. Priorité collective : réduire le risque à la source est plus fiable que de compter sur le port correct de l'EPI.
Exercice 2 commun — Chaîne sonore (6 points)
Un peintre en lettres utilise un appareil de mesure acoustique pour vérifier le bruit dans son atelier. L'appareil contient un microphone piézoélectrique et affiche 88 dB.
(2 pts) Identifiez l'émetteur, le milieu de propagation et le récepteur dans cette chaîne sonore.
(2 pts) 88 dB : est-ce au-dessus ou en dessous du seuil de dangerosité ? Quelle mesure de protection s'impose ?
(2 pts) Le peintre ferme une porte (atténuation : 20 dB). Le niveau passe-t-il en dessous du seuil de danger ? Quel niveau reste-t-il ?
Correction :
Émetteur : machine bruyante de l'atelier / Milieu : air / Récepteur : microphone piézoélectrique.
88 dB > 85 dB → au-dessus du seuil de dangerosité. Port de protections auditives obligatoire.
88 − 20 = 68 dB < 85 dB → oui, en dessous. Niveau résiduel : 68 dB.