Chapitre 10 | Première Bac Pro ERA-MA (Grpt 3) | Physique-Chimie | ⏱ 50 min
Dernière mise à jour : 5 mai 2026, 13:15
Antoine est responsable sécurité dans un atelier de menuiserie à Toulouse. L'atelier emploie 8 menuisiers et dispose de plusieurs machines à bois. Antoine doit mesurer les niveaux sonores de chaque machine pour vérifier la conformité de l'atelier à la réglementation (Code du travail R4431).
| Machine | Niveau sonore (dB) | Fréquence dominante |
|---|---|---|
| Scie circulaire | 102 | 3 000 Hz |
| Raboteuse | 96 | 1 500 Hz |
| Défonceuse | 98 | 4 000 Hz |
| Ponceuse à bande | 88 | 500 Hz |
| Compresseur | 82 | 200 Hz |
| Aspirateur de copeaux | 78 | 150 Hz |
📚 Cette activité s'appuie sur §1 (son et milieux), §2 (vitesse v = d/t), §3 (longueur d'onde λ = v/f) et §4 (niveaux dB et réglementation) de la leçon Ch10.
À l'aide du tableau des mesures :
a) Quel instrument Antoine utilise-t-il ? En quelle unité s'expriment les mesures ?
b) Quelle machine est la plus bruyante ? La moins bruyante ?
a) Antoine utilise un sonomètre. Les niveaux sonores s'expriment en décibels (dB).
b) La plus bruyante : scie circulaire (102 dB). La moins bruyante : aspirateur de copeaux (78 dB).
a) Classer les machines du tableau de la plus bruyante à la moins bruyante.
b) Combien de machines dépassent le seuil de danger 85 dB ?
c) Pour quelles machines le port d'EPI est-il obligatoire ?
a) Du plus bruyant au moins bruyant :
b) 4 machines dépassent 85 dB : scie (102), défonceuse (98), raboteuse (96), ponceuse (88).
c) EPI obligatoire pour ces 4 machines (≥ 87 dB seuil VLE Code du travail).
À partir de la mesure d'Antoine dans l'atelier (d = 17 m, t = 0,050 s), calculer la vitesse du son dans l'air. Formule : v = d / t.
v = d / t = 17 / 0,050 = 340 m/s.
Cohérent avec la valeur de référence 340 m/s à 20 °C ✓.
Antoine a aussi mesuré la vitesse du son dans une planche de chêne (d = 3,5 m, t = 0,001 s).
a) Calculer la vitesse du son dans le bois de chêne.
b) Comparer avec l'air. Dans quel milieu le son va-t-il le plus vite ?
c) Expliquer pourquoi le son va plus vite dans un solide que dans un gaz.
a) vbois = 3,5 / 0,001 = 3 500 m/s.
b) vbois est environ 10 fois plus grande que vair (340 m/s). Le son va beaucoup plus vite dans le bois.
c) Dans un solide, les molécules sont très proches et fortement liées → la vibration se transmet rapidement de proche en proche. Dans un gaz, les molécules sont éloignées et peu liées → la propagation est plus lente.
Calculer la longueur d'onde du son émis par la scie circulaire dans l'air (f = 3 000 Hz, v = 340 m/s). Formule : λ = v / f.
λ = v / f = 340 / 3 000 = 0,113 m ≈ 11,3 cm.
La longueur d'onde du son de la scie est d'environ 11 cm dans l'air.
Calculer la longueur d'onde du même son (3 000 Hz) dans le bois (v = 3 500 m/s). Comparer.
λbois = 3 500 / 3 000 ≈ 1,17 m.
Dans le bois, λ est environ 10 fois plus grande que dans l'air (11,3 cm). Quand v augmente (à f constante), λ augmente proportionnellement.
La scie circulaire émet 102 dB à 1 m. Compléter le tableau d'atténuation (−6 dB par doublement de distance).
| Distance | 1 m | 2 m | 4 m | 8 m | 16 m |
|---|---|---|---|---|---|
| Niveau (dB) | 102 | … | … | … | … |
À quelle distance le niveau passe-t-il en dessous de 85 dB ?
| Distance | 1 m | 2 m | 4 m | 8 m | 16 m |
|---|---|---|---|---|---|
| Niveau (dB) | 102 | 96 | 90 | 84 | 78 |
Le niveau passe sous 85 dB à partir de 8 m (84 dB). Il faut s'éloigner d'au moins 8 m de la scie pour être en dessous du seuil de danger.
Cela illustre que l'éloignement seul ne suffit pas dans un atelier compact : EPI obligatoire à proximité de la machine.
Antoine doit rédiger un plan d'action contre le bruit. Rédiger le document en 3 parties :
Pour chaque partie, proposer au moins 2 mesures concrètes.
Plan d'action contre le bruit – Atelier de menuiserie
1. À la source (réduire le bruit émis) :
2. Sur le trajet (réduire la propagation) :
3. Au niveau des opérateurs (EPI) :
Pourquoi le son se propage-t-il aussi dans l'eau (les baleines communiquent à des centaines de km) mais pas dans le vide spatial (les explosions cosmiques sont silencieuses) ?
Le son est une onde mécanique : il a besoin d'un milieu matériel (gaz, liquide ou solide) pour se propager. Sans matière, pas de vibration possible → pas de son.
Vitesse du son dans différents milieux :
| Milieu | Vitesse du son |
|---|---|
| Vide spatial | 0 m/s (pas de propagation) |
| Air à 20 °C | 340 m/s |
| Hélium | 1 000 m/s |
| Eau de mer | 1 500 m/s |
| Bois (chêne) | 3 500 m/s |
| Béton | 4 500 m/s |
| Acier | 5 800 m/s |
| Diamant | 12 000 m/s |
Loi physique : v ≈ √(rigidité / densité). Plus le milieu est rigide et léger, plus la vitesse est élevée.
Applications pratiques :
Pour Antoine et l'atelier : le son se propage dans l'air et dans la structure du bâtiment (sol béton, murs). Le bruit d'une scie est transmis par l'air mais aussi par les vibrations du sol → l'opérateur d'à côté l'entend même si une cloison sépare les deux postes. D'où l'intérêt des plots antivibratoires sous les machines.