Chapitre 10 – Signal sonore | 1ère Bac Pro ERA-MA (Grpt 3) | Physique – Acoustique | ⏱ 35 min
Dernière mise à jour : 14 août 2026, 17:15
💡 Vitesse du son v = d/t. Dans le bois sain ≈ 4 500 m/s ; dans le bois pourri ≈ 2 000 m/s.
Sami, charpentier-restaurateur, restaure une grange ancienne. Il doit vérifier l'intégrité interne des poutres en chêne (sans couper, sans abîmer). Il utilise un mesureur ultrasonore de temps de propagation (type Sylvatest) qui mesure la vitesse du son d'un bout à l'autre de la poutre.
| Matériau | v (m/s) |
|---|---|
| Air à 20 °C | 340 |
| Eau | 1 480 |
| Béton | 3 800 |
| Chêne sain | 4 500 |
| Chêne avec nœuds importants | 3 800 |
| Chêne avec pourriture interne | 2 000 |
| Acier | 5 200 |
Chêne sain 4 500 m/s : mesure longitudinale, dans le fil du bois ; la leçon cite 3 500-4 000 m/s selon l'essence et l'humidité.
Sami mesure le temps de propagation d'un signal acoustique dans une poutre de 5 m de long. Le mesureur ultrasonore indique 1,1 ms = 1,1 × 10⁻³ s. Calculer la vitesse v = d/t.
v = 5 / (1,1 × 10⁻³) ≈ 4 545 m/s.
Comparer à la vitesse de référence (Doc 1). Conclure sur l'état de cette poutre.
4 545 m/s ≈ 4 500 (chêne sain). Poutre intègre, conservable.
Une autre poutre (4 m) donne 2,0 ms. Calculer v et conclure.
v = 4 / (2 × 10⁻³) = 2 000 m/s.
Correspond à chêne avec pourriture interne. Poutre à remplacer impérativement (risque effondrement).
Une 3ᵉ poutre 5 m donne 1,3 ms. Quelle vitesse, quelle conclusion ?
v = 5/0,0013 ≈ 3 850 m/s. Poutre avec nœuds mais pas pourrie. Conservable, en surveillant.
Pourquoi la vitesse du son dans la pourriture est-elle si basse (2 000 m/s vs 4 500 m/s sain) ?
La vitesse du son dépend de la masse volumique ρ et de la raideur élastique E du matériau : v = √(E/ρ).
Le bois pourri a perdu sa raideur (lignine dégradée, fibres rompues) → E baisse beaucoup, et ρ aussi, mais E baisse plus vite → v diminue.
C'est exactement le critère de qualité du bois : raideur = capacité à porter une charge.
Cette méthode est-elle destructive ? Avantages vs méthode classique (perçage à la sonde) ?
Méthode standard pour expertise charpente avant rénovation.
Sami a 30 poutres à contrôler. Combien de temps lui faut-il (1 mesure = 30 s + 1 min de positionnement) ?
30 × (30 + 60) = 30 × 90 = 2 700 s ≈ 45 min.
vs ≈ 30 × 15 min = 7,5 h pour 30 perçages. Gain de productivité × 10.
Rédiger en 5 lignes le rapport d'expertise charpente de Sami.
Sami Charpente — Expertise charpente grange · 7 mai 2026
• Méthode : contrôle non destructif par mesureur ultrasonore de temps de propagation (vitesse du son).
• 30 poutres testées (chêne, ≈ 5 m). Règle retenue : v ≥ 4 000 m/s → conservation ; 3 500-4 000 m/s → conservation avec surveillance/renforcement léger ; < 3 500 m/s → remplacement.
• Résultats : 26 poutres saines (4 200-4 600 m/s → conservation), 3 poutres avec nœuds majeurs (3 800 m/s → conservation avec surveillance et renforcement léger), 1 poutre pourrie (2 000 m/s → remplacement urgent).
• Recommandations : remplacement poutre 17 par chêne neuf certifié. Inspection annuelle des 3 poutres à 3 800 m/s.
• Durée intervention : 45 min sur place. Coût expertise : 350 € HT.
Comparer les vitesses du son dans l'air et dans l'acier. Pourquoi le son va-t-il plus vite dans les solides ?
Air : 340 m/s. Acier : 5 200 m/s. Ratio ×15.
Le son est une vibration mécanique qui se propage de molécule en molécule. Plus les molécules sont liées (solide ≫ liquide ≫ gaz), plus la transmission est rapide. v = √(E/ρ) avec E très grand pour les solides.
Application sécurité : en posant l'oreille sur le rail, on entend un train arriver bien avant que son bruit ne parvienne par l'air — même principe que la méthode empirique ancienne du charpentier : frapper la poutre et écouter le son.