Chapitre 10 – Signal sonore | 1ère Bac Pro ERA-MA (Grpt 3) | Physique – Acoustique | ⏱ 35 min
Dernière mise à jour : 7 mai 2026, format manuel scolaire
💡 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 scléromètre acoustique 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 |
Sami mesure le temps de propagation d'un signal acoustique dans une poutre de 5 m de long. Le sonomètre 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 sclérovibreur acoustique (vitesse du son).
• 30 poutres testées (chêne, ≈ 5 m). Référence : v ≥ 4 000 m/s pour conservation.
• Résultats : 26 poutres saines (4 200-4 600 m/s), 3 poutres avec nœuds majeurs (3 800 m/s, à surveiller), 1 poutre pourrie (2 000 m/s, à remplacer urgent).
• Recommandations : remplacement poutre 17 par chêne neuf certifié. Inspection annuelle des 3 poutres marginales.
• 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 : on entend un train arriver dans le rail bien avant à l'oreille (pose oreille au rail, ancien truc d'indien).