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🎯 Objectifs du chapitre
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- 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.
L'essentiel :
- Un son est une vibration mécanique ; il ne se propage pas dans le vide.
- Fréquence et période : \(f = 1/T\). Plus \(f\) est élevée, plus le son est aigu.
- Niveau sonore en décibels (dB). Seuil de danger : 85 dB. Seuil de douleur : 120 dB.
- Les matériaux poreux (mousse, laine de roche) sont de bons isolants phoniques.
- Un capteur piézoélectrique convertit vibration en signal électrique (et inversement).
Définitions
Définition
Son : vibration mécanique se propageant dans un milieu matériel (air, bois, métal, eau).
Définition
Période \(T\) : durée d'une oscillation complète, en secondes (s).
Définition
Fréquence \(f\) : nombre d'oscillations par seconde, en hertz (Hz).
Définition
Niveau d'intensité acoustique \(L\) : mesure de la force d'un son, en décibels (dB), avec un sonomètre.
Formule
Domaines de fréquences
| Type | Fréquence | Audible ? |
|---|
| Infrasons | \(f < 20\) Hz | Non |
| Sons audibles | 20 Hz à 20 000 Hz | Oui |
| Ultrasons | \(f > 20\,000\) Hz | Non |
Seuils et protections
| Niveau | Signification |
|---|
| 80 dB | Mise à disposition de protections auditives |
| 85 dB | Port obligatoire de protections auditives |
| 87 dB | Valeur limite d'exposition (ne doit jamais être dépassée) |
| 120 dB | Seuil de douleur — lésions irréversibles |
| Protection | Atténuation |
|---|
| Bouchons d'oreilles (mousse) | 25 à 37 dB |
| Bouchons moulés | 20 à 30 dB |
| Casque antibruit | 20 à 34 dB |
Isolants phoniques
Propriété
Les matériaux poreux et souples (mousse acoustique, laine de roche, liège) absorbent mieux le son que les matériaux durs et lisses (verre, métal).
Méthodes
Méthode
Déterminer la période sur un oscillogramme
- Repérer deux pics (ou creux) consécutifs
- Lire les instants \(t_1\) et \(t_2\) sur l'axe horizontal
- Calculer \(T = t_2 - t_1\)
- Déduire \(f = 1/T\)
Méthode
Comparer l'atténuation phonique de matériaux
- Mesurer le niveau sonore sans matériau : \(L_{\text{sans}}\)
- Insérer le matériau et mesurer : \(L_{\text{avec}}\)
- Calculer l'atténuation : \(\Delta L = L_{\text{sans}} - L_{\text{avec}}\) (en dB)
Erreurs fréquentes
Attention
Le son ne se propage pas dans le vide (contrairement à la lumière). Il a besoin d'un milieu matériel.
Attention
La surdité due au bruit est irréversible. Les protections auditives doivent être portées systématiquement dès 85 dB.