Chapitre 9 – Caractéristiques d'un son | 2nde Bac Pro | Physique – Chimie | ⏱ 35 min
Dernière mise à jour : 15 août 2026, 17:05
Une pompe à chaleur fait un léger ronronnement dans le jardin. Si le voisin se place deux fois plus loin, entend-il un bruit deux fois plus faible ?
Non. Le niveau sonore se mesure en décibels, une échelle qui n'est pas proportionnelle. Quand la distance double, le niveau baisse d'environ 6 dB(A) seulement : le bruit faiblit, mais bien moins vite que « deux fois moins fort ». On le vérifiera sur les mesures du constructeur.
Karim, installateur de pompes à chaleur dans une entreprise de chauffage et d'énergies renouvelables, a posé une pompe à chaleur air/eau chez un client. Son unité extérieure est placée le long du mur, du côté du jardin. Quelques semaines plus tard, le voisin se plaint du bruit la nuit. Karim revient avec sa fiche technique et un sonomètre pour établir un diagnostic : l'installation respecte-t-elle la réglementation ?
Le constructeur donne le niveau sonore \(L\) mesuré en champ libre (sans obstacle) à plusieurs distances de l'unité :
| Distance à l'unité | Niveau sonore \(L\) |
|---|---|
| \(1\ \text{m}\) | \(54\ \text{dB(A)}\) |
| \(2\ \text{m}\) | \(48\ \text{dB(A)}\) |
| \(4\ \text{m}\) | \(42\ \text{dB(A)}\) |
| \(8\ \text{m}\) | \(36\ \text{dB(A)}\) |
Le compresseur émet un ronronnement grave de fréquence \(f = 100\ \text{Hz}\). Célérité du son dans l'air : \(v = 340\ \text{m/s}\). La façade du voisin se trouve à \(8\ \text{m}\) de l'unité.
Karim mesure à la façade du voisin (à \(8\ \text{m}\) de l'unité), la nuit :
Règle du « bruit de voisinage » (Code de la santé publique) : l'émergence = niveau ambiant − niveau résiduel ne doit pas dépasser :
La façade du voisin est à 8 m : la fiche technique y prévoit 36 dB(A) en champ libre. Chaque fois que la distance double (1→2→4→8 m), le niveau perd environ 6 dB(A).
L'unité extérieure contient un compresseur et un ventilateur. (a) Explique d'où vient le bruit (nature physique). (b) Quelle grandeur mesure la force de ce bruit, dans quelle unité, et avec quel appareil ?
(a) Le compresseur et le ventilateur sont des pièces en mouvement : leurs vibrations mécaniques font vibrer l'air, ce qui crée une onde sonore qui se propage jusqu'au voisin.
(b) On mesure le niveau sonore \(L\), en décibels pondérés \(\text{dB(A)}\), à l'aide d'un sonomètre.
D'après la fiche technique (Document 1), la façade du voisin est à \(8\ \text{m}\) de l'unité. Quel niveau sonore la pompe à chaleur produit-elle à cette distance ?
On lit directement la ligne « \(8\ \text{m}\) » du tableau : \(L_{8} = \mathbf{36\ \text{dB(A)}}\).
Observe la colonne des niveaux du Document 1 quand la distance passe de \(1\) à \(2\ \text{m}\), puis de \(2\) à \(4\ \text{m}\), puis de \(4\) à \(8\ \text{m}\). Que remarques-tu à chaque fois que la distance double ? Complète : « quand la distance double, le niveau … ».
\(54 \to 48\), puis \(48 \to 42\), puis \(42 \to 36\) : à chaque fois, le niveau perd \(6\ \text{dB(A)}\).
Donc : « quand la distance double, le niveau baisse d'environ \(6\ \text{dB(A)}\) ». Le bruit s'atténue en s'éloignant, mais pas de façon proportionnelle : c'est bien une échelle en décibels (cela confirme la pré-question).
Le ronronnement du compresseur est un son grave de fréquence \(f = 100\ \text{Hz}\). La célérité du son dans l'air est \(v = 340\ \text{m/s}\). Calcule la longueur d'onde \(\lambda\) de ce ronronnement (\(\lambda = v/f\)).
\(\displaystyle \lambda = \frac{v}{f} = \frac{340}{100} = \mathbf{3{,}4\ \text{m}}\).
C'est un son grave (basse fréquence) : sa longueur d'onde vaut plusieurs mètres. Ces sons graves contournent facilement les obstacles, ce qui explique qu'un simple muret ne suffit pas toujours à les arrêter.
La nuit, à la façade du voisin, le sonomètre indique \(35\ \text{dB(A)}\) pompe arrêtée (bruit résiduel) et \(39\ \text{dB(A)}\) pompe en marche (bruit ambiant) — Document 2. Calcule l'émergence de la pompe à chaleur (émergence = niveau ambiant − niveau résiduel).
\(\text{émergence} = L_{\text{ambiant}} - L_{\text{résiduel}} = 39 - 35 = \mathbf{4\ \text{dB(A)}}\).
C'est le supplément de bruit apporté par la pompe à chaleur au-dessus du fond sonore habituel du quartier.
La réglementation (Document 2) autorise une émergence de \(5\ \text{dB(A)}\) le jour et de \(3\ \text{dB(A)}\) la nuit. L'installation est-elle conforme ? Distingue bien le jour et la nuit, et justifie ta conclusion.
Émergence mesurée : \(4\ \text{dB(A)}\).
• Le jour : \(4 \le 5\) → l'installation est conforme.
• La nuit : \(4 > 3\) → l'installation est non conforme.
Conclusion : la pompe à chaleur respecte la limite de jour mais dépasse la limite de nuit. C'est justement la nuit que le voisin se plaint : l'installation doit être corrigée pour l'usage nocturne.
La fiche technique prévoit \(36\ \text{dB(A)}\) à \(8\ \text{m}\) (champ libre), mais le sonomètre mesure \(39\ \text{dB(A)}\) à la façade. Propose au moins deux explications à cet écart.
Plusieurs causes possibles :
C'est pourquoi une mesure sur place est indispensable : la fiche technique ne donne qu'une prévision.
Rédige le compte-rendu de diagnostic de Karim pour le client : le constat, la mesure d'émergence, la conclusion réglementaire (jour/nuit) et deux solutions concrètes pour rendre l'installation conforme la nuit.
« Diagnostic — bruit de l'unité extérieure. La fiche technique donne 54 dB(A) à 1 m, et le niveau chute d'environ 6 dB(A) chaque fois que la distance double, soit 36 dB(A) prévus à 8 m (façade du voisin). Sur place, la nuit, j'ai mesuré 35 dB(A) sans la pompe et 39 dB(A) avec : l'émergence est de 4 dB(A). Elle respecte la limite de jour (5 dB(A)) mais dépasse la limite de nuit (3 dB(A)) : l'installation n'est pas conforme la nuit. Solutions retenues : activer le mode « nuit / silence » de la pompe à chaleur, et poser un écran acoustique + des plots anti-vibratiles ; on peut aussi éloigner davantage l'unité de la limite de propriété. »
Karim envisage de déplacer l'unité pour la mettre deux fois plus loin de la façade du voisin, soit à \(16\ \text{m}\). En utilisant la règle observée à la Question 3, quel niveau la pompe à chaleur produirait-elle alors à la façade ? Que devient la gêne ?
À \(8\ \text{m}\) : \(36\ \text{dB(A)}\). En doublant la distance (\(16\ \text{m}\)), on perd encore environ \(6\ \text{dB(A)}\) : \(36 - 6 = \mathbf{30\ \text{dB(A)}}\).
C'est en dessous du bruit résiduel nocturne (35 dB(A)) : la pompe devient quasiment inaudible chez le voisin et l'émergence tombe bien sous la limite. Éloigner l'unité est une solution efficace.
📚 §3 (niveau sonore) et §7 (longueur d'onde) de la leçon Ch09.