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Activité 10 – TP : mesurer le niveau sonore d'outils TP EXPÉRIMENTAL

Ch10 – Propagation son | 1ère ERA-MA | ⏱ 1 h (TP) | Binôme

Dernière mise à jour : 14 août 2026, 21:15

Ce que tu vas apprendre :

🤔 Avant de commencer

Quand on s'éloigne d'une source sonore, le niveau baisse-t-il proportionnellement à la distance ?

Non, le niveau ne diminue PAS proportionnellement à la distance. Pour une source ponctuelle dans l'espace libre, le niveau baisse de 6 dB chaque fois qu'on double la distance. À 1 m : 90 dB. À 2 m : 84 dB. À 4 m : 78 dB. À 8 m : 72 dB. Cela vient du fait que l'énergie sonore est répartie sur une sphère qui grandit en r² → intensité diminue en 1/r².

Objectif du TP

Mesurer le niveau sonore L (en dB) émis par 4 outils ou sources, à différentes distances. Vérifier la loi d'atténuation en −6 dB par doublement de distance.

🧰 Matériel

Mesure du niveau à différentes distances Source 1 m → 90 dB 2 m → 84 dB 4 m → 78 dB Sono.

📖 Vocabulaire

Niveau sonore L (dB)
Mesure du son par rapport au seuil d'audition. L = 10 log(I/I₀), I₀ = 10⁻¹² W/m².
dB(A)
Décibel pondéré « A » : intègre la sensibilité fréquentielle de l'oreille humaine. Norme pour les mesures sécurité.
Loi de l'inverse carré
Pour source ponctuelle en champ libre : I varie en 1/r². En dB : L₂ − L₁ = 20 log(r₁/r₂).

Protocole — Partie A : niveau sonore des outils

  1. Étalonner le sonomètre au calibreur acoustique (94 dB à 1 kHz) si le laboratoire en dispose ; à défaut, comparer les appareils entre eux sur une même source, au même endroit, pour repérer celui qui dévie.
  2. Placer le sonomètre à 1 m de l'outil émettant.
  3. Mesurer pendant 30 s et noter le niveau moyen L_eq.
  4. Répéter pour les 4 outils.

Q1 APP — Tableau Partie A

SourceL mesuré à 1 m (dB(A))Type de bruit
Conversation normale...continu
Perceuse à vide...continu
Sèche-cheveux puissance max...continu
Smartphone son fond...continu
Guitare acoustique pincée...impulsionnel

Conversation : 55-65 dB.

Perceuse à vide : 85-92 dB.

Sèche-cheveux : 78-85 dB.

Smartphone à fond : ≈ 75-85 dB(A) à 1 m (selon l'appareil — un haut-parleur de téléphone ne va guère au-delà à cette distance ; c'est au casque, collé à l'oreille, qu'il devient dangereux).

Guitare pincée : pic à 85-95 dB qui décroît.

Q2 ANA

Quelles sources dépassent 85 dB(A) à 1 m ? Que dit alors la réglementation ?

Trois seuils, portant sur l'exposition moyenne sur 8 h (LEX,8h) :

  • 80 dB(A) : protections auditives mises à disposition, information et formation.
  • 85 dB(A) : port effectivement obligatoire.
  • 87 dB(A) : valeur limite d'exposition, appréciée protecteurs inclus — jamais dépassable.

⚠️ Ce qu'on mesure dans ce TP est un niveau ponctuel à 1 m, pas une exposition sur 8 h : les deux ne se comparent pas directement. Un outil à 90 dB(A) utilisé 30 min par jour donne LEX,8h = 90 − 10·log(8/0,5) ≈ 78 dB(A).

Dans le tableau : la perceuse (85-92 dB(A)) est la seule source continue qui franchit 85 dB(A) à 1 m → port obligatoire dès que son usage devient régulier, et réduction à la source à étudier. La guitare pincée atteint le même ordre de grandeur, mais en pics brefs (bruit impulsionnel) : moyennée sur la journée, son exposition reste faible. Le sèche-cheveux (78-85 dB(A)) et le smartphone (75-85 dB(A)) restent à la limite : protections à disposition, port conseillé en usage prolongé. La conversation (55-65 dB(A)) ne pose aucun problème.

Partie B — Atténuation avec la distance

Mesurer L pour 1 source à 4 distances : 1 m, 2 m, 4 m, 8 m. Tracer L = f(d).

Q3 REA — Tableau Partie B

d (m)L mesuré (dB)ΔL vs 1 m (dB)ΔL théorique = −20·log(d/d₀) dB (d₀ = 1 m)
190 (ex.)00
2......−6
4......−12
8......−18

Loi théorique parfaite (champ libre) :

1 m : 90 dB. 2 m : 84 dB (−6). 4 m : 78 dB (−12). 8 m : 72 dB (−18).

En pratique (en salle de classe avec réflexions sur les murs) : on n'est pas en champ libre. L'atténuation est moins forte (les réflexions « rajoutent » du son). On peut mesurer 90, 86, 82, 79 dB par exemple.

Q4 ANA

Pourquoi l'atténuation mesurée est-elle inférieure à la valeur théorique ?

3 raisons principales :

  • Réflexions sur murs/plafond/sol : ajoutent du son indirect (effet « cathédrale »).
  • Source pas vraiment ponctuelle : si la perceuse fait 30 cm, à 1 m on n'est qu'à 70 cm du bord, écart vs idéalisation.
  • Bruit ambiant de la salle de classe : conversations, ventilation, qui ajoutent un plancher de bruit.

En champ libre (extérieur, grand espace) : la loi en 1/r² est bien vérifiée. En milieu confiné : atténuation 2-4 dB par doublement seulement.

Q5 ANA

Calculer L à 16 m pour une source de 90 dB à 1 m (en champ libre).

16 = 2⁴, donc 4 doublements. ΔL = 4 × 6 = 24 dB.

L_16m = 90 − 24 = 66 dB. Niveau de conversation normale.

Au-delà de 100 m d'une source de 90 dB : L < 50 dB, ambiance calme.

Q6 ANA

Sources d'erreur du sonomètre ?

  • Calibration : sonomètre non étalonné → erreur systématique de plusieurs dB.
  • Position du micro : doit être perpendiculaire à la source, à hauteur des oreilles.
  • Vent en extérieur : génère un bruit parasite. Utiliser un bonnette anti-vent.
  • Stabilité : moyenner sur 30 s minimum, sinon les pics polluent.
  • Smartphone : micro non calibré → erreur 5-10 dB possible (à éviter pour mesures officielles).

Q7 VAL

Application : un atelier a son aspirateur centralisé à 5 m du poste de travail. Le constructeur annonce 85 dB(A) à 1 m. Quel niveau au poste ?

De 1 m à 5 m : facteur 5 ≈ 2,32 doublements. ΔL = 2,32 × 6 ≈ 14 dB.

L_poste = 85 − 14 = 71 dB(A). En dessous même du premier seuil d'action (80 dB(A)) : pas d'obligation de protection pour ce seul bruit.

Mais en pratique l'atelier n'est pas en champ libre (murs réfléchissants). Vrai niveau au poste : 75-78 dB(A). Encore acceptable.

Q8 COM — Compte-rendu (10 lignes)

TP — Mesure du niveau sonore — [Nom, Prénom, classe, date]
Objectif : mesurer L de 4 outils à 1 m, vérifier loi d'atténuation 1/r².
Matériel : sonomètre numérique, mètre ruban, 4 sources sonores.
Partie A : Perceuse 88 dB, sèche-cheveux 82 dB, smartphone 80 dB, guitare 86 dB. Tous > conversation 60 dB.
Partie B : Mesures L(1, 2, 4, 8 m). Atténuation observée ≈ 3-4 dB / doublement (vs 6 théorique).
Conclusion : Loi 1/r² approximativement vérifiée mais champ non libre (réflexions). En champ libre : 6 dB / doublement strict. Port des protections obligatoire dès 85 dB(A) d'exposition sur 8 h — à évaluer en tenant compte de la durée réelle d'utilisation, pas du seul niveau mesuré à 1 m.

✅ Auto-évaluation

Bonus — Pourquoi mesure-t-on en dB et pas en W/m² ?

L'oreille humaine est sensible à une plage immense d'intensités : du seuil d'audition (10⁻¹² W/m²) au seuil de douleur (1 W/m²). C'est un rapport de 10¹² = mille milliards !

Pratique : utiliser une échelle logarithmique. L = 10 × log₁₀(I/I₀). Résultat : 0 dB pour le seuil, 120 dB pour la douleur. Plage humaine = 0 à 120 dB.

De plus, l'oreille perçoit aussi les variations logarithmiquement : doublement d'intensité ressenti ≈ +3 dB, et il faut +10 dB pour percevoir un son « 2 fois plus fort ». L'échelle dB est donc calée sur la perception humaine.

À retenir

📚 TP de fin de chapitre Ch10.