Ch10 – Propagation son | 1ère ERA-MA | ⏱ 30 min
Dernière mise à jour : 1 juin 2026
Pourquoi une chauve-souris peut-elle voler dans le noir total sans heurter les obstacles ?
Elle émet des ultrasons (20-200 kHz, inaudibles pour l'humain) et écoute leur écho retourné. Le temps de retour donne la distance, l'amplitude donne la taille. C'est le principe de l'écholocation, utilisée aussi par les sous-marins (sonar), les médecins (échographie) et les contrôleurs de qualité bois (détection de pourriture cachée, nœuds internes). Un appareil portatif coûte 800-3 000 €.
Marc, expert en charpentes anciennes chez « Charp'Expertise 33 » à Bordeaux, doit examiner une poutre en chêne d'une maison du XVIIIᵉ avant rénovation. Il utilise un détecteur ultrasonore pour identifier d'éventuels défauts cachés (vermoulures, fissures internes).
Calculer la longueur d'onde de l'ultrason 50 kHz dans le chêne sain.
λ = v / f = 4 500 / 50 000 = 0,09 m = 9 cm.
Permet de détecter des défauts > λ/4 = 2,2 cm. Pour défauts plus fins : utiliser fréquence plus élevée.
Vitesse réelle dans la poutre : v_mes = L / t.
v_mes = 5,00 / (1,42 × 10⁻³) = 3 521 m/s.
Inférieure à v₀ référence = 4 500 m/s (chêne sain).
Calculer le rapport v_mes / v₀ et conclure.
v_mes / v₀ = 3 521 / 4 500 ≈ 0,78 = 78 %.
Le bois est 22 % plus lent que du chêne sain. Indicateur fort de :
Le diagnostic doit être confirmé par un sondage au poinçon ou un carottage.
Échelle indicative : v > 4 200 m/s = sain. 3 500-4 200 m/s = surveillance. < 3 500 m/s = défaut significatif. Conclusion ?
v_mes = 3 521 m/s, juste à la limite de la zone « défaut significatif ». Action obligatoire :
Si Marc applique le test en plusieurs points (tous les 50 cm), il identifie une zone à 2,5 m du début où v tombe à 2 800 m/s. Que conclure ?
v = 2 800 m/s = 62 % de la référence → défaut sévère localisé sur ~ 50 cm centraux.
Cause probable : pourriture humide (infiltration toiture il y a des années) ou attaque massive d'insectes (capricornes, vrillettes). Section transversale fortement réduite.
Recommandation : renforcement obligatoire. Soit poser une moise (poutre supplémentaire jumelée), soit remplacer la portion défaillante.
Pour la réparation, Marc calcule la résistance résiduelle. Si 30 % de la section est pourrie, capacité portante restante ?
Capacité ≈ section saine × résistance bois. Avec 30 % de section perdue : 70 % de capacité initiale.
Mais la pourriture concentrée crée un point faible (cisaillement, flambage local) → capacité effective souvent < 60 %.
Règle DTU 31.3 : une poutre dont la section saine est < 70 % de l'origine doit être renforcée ou remplacée. Pas négociable.
Avantages des ultrasons vs sondage destructif ?
Limites : ne donne pas la nature exacte du défaut (champignon, insecte, fissure). À combiner avec inspection visuelle et expérience d'expert. Coût d'un appareil portatif : 1 500-5 000 €.
Rapport d'expertise Marc (4 lignes).
Expertise charpente — Marc (Charp'Expertise 33 Bordeaux)
• Poutre chêne 5 m × 20 cm. Ultrasons 50 kHz : v_moyenne 3 520 m/s (-22 % vs sain).
• Zone défaut à 2,5 m : v = 2 800 m/s. Pourriture probable (carottage requis).
• Renforcement obligatoire (moise) ou remplacement partiel. DTU 31.3.
• Coût estimé renforcement : 800-1 200 € main d'œuvre. Sinon ruine à 5-10 ans.
Les ultrasons médicaux (2-15 MHz, encore plus haut que CND bois) traversent les tissus mous (peau, organes) sans les endommager (vitesse 1 540 m/s en moyenne dans le corps).
Ils sont réfléchis aux interfaces (peau/organe, muscle/os, fluide/tissu) → image. C'est l'échographie, technique d'imagerie non irradiante (contrairement aux rayons X) et bon marché.
Applications : suivi de grossesse, diagnostic abdominal, cardiologie. Même principe physique que le sonar bateau ou la chauve-souris, juste à très haute fréquence et avec un capteur informatisé qui reconstruit l'image en temps réel.
📚 §2 (Propagation son) + §3 (Caractéristiques) de la leçon Ch10.