Activité 5 – TP FizziQ : le niveau sonore décroît-il avec la distance ? TP EXPÉRIMENTAL
Chapitre 9 — Caractéristiques d'un son | 2nde Bac Pro MAMA | Physique – Acoustique | ⏱ 1 h (TP)
Dernière mise à jour : 27 mai 2026
- Utiliser l'application FizziQ comme sonomètre
- Mesurer le niveau sonore L (en dB) à différentes distances d'une source
- Construire un graphique L = f(d) et l'analyser
- Vérifier expérimentalement la loi des −6 dB par doublement de distance
- Lien métier : prévention du bruit en atelier de menuiserie
Situation – l'atelier de Léna, future menuisière
Léna, élève en 2nde Bac Pro MAMA au lycée Eugène Hénaff, fait son stage chez « MenuiserieDuFaubourg » à Bagnolet. Pendant la journée, elle entend des machines très bruyantes : la dégauchisseuse, la scie à panneaux, l'aspirateur centralisé. Son tuteur lui dit : « plus tu t'éloignes d'une machine, moins ça fait de bruit ». Mais combien de dB gagne-t-on à chaque pas en arrière ? Pour répondre, on va faire une mesure en classe avec le sonomètre de l'application FizziQ.
📱 L'application FizziQ
FizziQ est une application gratuite (iOS et Android) développée par Trapeze.digital en partenariat avec la Fondation La main à la pâte. Elle transforme un smartphone en station de mesure physique : sonomètre, accéléromètre, baromètre, magnétomètre, chronomètre, etc.
Le mode « Sonomètre » utilise le micro intégré du téléphone et affiche le niveau sonore L en décibels (dB), avec moyennage et valeur maxi.
🧪 Protocole expérimental
- 1 smartphone « source » qui jouera une vidéo ou une musique (YouTube, Spotify…), volume au maximum. Haut-parleur tourné vers l'expérimentateur. Variante : si pas de smartphone source disponible, un élève peut tenir un « AAA » soutenu, un sifflement continu ou un compte fort à voix haute pendant les 10 s de mesure.
- 1 smartphone « mesure » avec l'application FizziQ installée, mode Sonomètre.
- Distances repérées de façon approximative : pas comptés (un pas adulte ≈ 0,7-0,8 m), carreaux du sol, ou repères mémorisés. Pas besoin d'un mètre ruban.
- Salle de TP de physique du lycée. Limite à connaître : les murs et le mobilier renvoient des échos. Au-delà de 2-3 m, on observera des écarts à la loi théorique — ces écarts sont intéressants à analyser (cf. bonus).
- Choisir la vidéo / musique qui sera diffusée par la source (musique plutôt riche en aigus pour bien stimuler le sonomètre). Ne pas changer de morceau pendant le TP : il faut garder une source stable.
- Placer le smartphone source au sol, haut-parleur orienté vers le smartphone mesure. Régler le volume au maximum.
- Ouvrir FizziQ, sélectionner Sonomètre. Attendre que la valeur se stabilise.
- Mesurer d'abord le bruit ambiant (sans la source), en éloignant la source ou en la mettant en pause. Noter \(L_\text{ambiant}\) dans le tableau.
- Reprendre la diffusion. Pour chaque distance \(d\) du tableau ci-dessous : tenir le smartphone mesure à la hauteur de la source (même altitude), micro pointé vers elle, attendre 10 s, puis lire la valeur moyenne.
- Reporter dans le tableau. Faire les mesures dans l'ordre du plus proche au plus loin.
📐 Schéma du dispositif
🎮 Simulation interactive — Prise de mesures à blanc
Avant le vrai TP, entraîne-toi avec ce sonomètre virtuel. Déplace le smartphone mesure le long de l'axe, lis le niveau sonore, puis clique sur « Enregistrer ce point » pour le placer sur le graphique.
Scanne ce QR code pour ouvrir la simulation seule (sans le reste du TP) sur ton smartphone. Pratique pour faire les mesures à blanc avant le vrai TP.
Ou ouvrir directement : simulations/acoustique-distance-fizziq.html
79 dB
📝 Astuce : les valeurs de la simulation suivent la loi théorique \(L = 79 - 20\log_{10}(d)\) (référence 79 dB à 1 m), avec un petit bruit aléatoire ±1,5 dB pour simuler une mesure réelle. Une fois enregistrés 4 ou 5 points, tu devrais voir clairement la courbe en cloche descendante.
Question 1 APP — Tableau de mesures
Compléter le tableau au fur et à mesure des mesures.
| Distance \(d\) (m) | 0,5 | 1 | 2 | 4 | 8 | Bruit ambiant |
|---|---|---|---|---|---|---|
| \(L\) mesuré (dB) |
Remarque : si la mesure à 8 m se rapproche du bruit ambiant (écart < 5 dB), arrêter à la distance précédente. Le sonomètre ne distingue plus la source du fond.
Voici un jeu de résultats obtenu avec un smartphone à plein volume dans un couloir :
| \(d\) (m) | 0,5 | 1 | 2 | 4 | 8 |
|---|---|---|---|---|---|
| \(L\) (dB) | 85 | 79 | 73 | 67 | 61 |
Bruit ambiant relevé : \(L_\text{ambiant} \approx 38\) dB.
Question 2 REA — Comparer vos mesures à l'exemple typique
Comparer vos propres mesures (Q1) à l'exemple typique ci-dessus. Pour chaque distance, calculer l'écart \(|L_\text{mesuré} - L_\text{typique}|\) en dB. L'écart moyen est-il inférieur à 5 dB ?
Méthode : ligne par ligne, soustraire votre valeur de la valeur typique en valeur absolue.
Exemple : si vous mesurez 82 dB à 0,5 m (typique 85), écart = |82−85| = 3 dB. Faire de même pour les 4 autres distances.
Écart moyen attendu en salle de TP : entre 2 et 5 dB selon la salle, la source et le placement du sonomètre. Au-delà de 5 dB d'écart moyen, refaire les mesures (problème de stabilité de la source ou bruit ambiant trop fort).
Si l'écart moyen est faible, vos mesures sont cohérentes avec l'exemple type. ✓
Question 3 REA — Graphique L = f(d)
Tracer sur papier millimétré (ou dans un tableur) le graphique du niveau sonore L (axe vertical) en fonction de la distance d (axe horizontal, échelle linéaire).
Décrire la forme de la courbe obtenue.
La courbe obtenue est décroissante mais non linéaire : elle « plonge » rapidement au début (entre 0,5 et 2 m, on perd 12 dB), puis s'aplatit (entre 4 et 8 m, on ne perd que 6 dB).
Cette forme rappelle une fonction logarithmique. Ce n'est pas une droite : il n'y a donc pas de proportionnalité entre la perte de niveau et la distance.
Question 4 ANA — La loi cachée
Compléter le tableau ci-dessous en calculant \(\Delta L = L_\text{départ} - L_\text{arrivée}\) pour chaque doublement de distance.
| De \(d_1\) (m) | 0,5 | 1 | 2 | 4 |
|---|---|---|---|---|
| … vers \(d_2 = 2 d_1\) (m) | 1 | 2 | 4 | 8 |
| Δ\(L\) (dB) |
Que constate-t-on ?
Avec les valeurs typiques (85 / 79 / 73 / 67 / 61 dB) :
| De \(d_1\) (m) | 0,5 | 1 | 2 | 4 |
|---|---|---|---|---|
| vers \(d_2\) (m) | 1 | 2 | 4 | 8 |
| Δ\(L\) (dB) | 6 | 6 | 6 | 6 |
À chaque fois qu'on double la distance, on perd 6 dB.
C'est la loi des −6 dB par doublement de distance pour une source ponctuelle en champ libre.
Question 5 ANA — Interprétation physique
Pourquoi le niveau sonore baisse-t-il quand on s'éloigne ?
Quand la source émet une puissance acoustique \(P\), cette énergie se répartit sur une sphère imaginaire qui grossit autour de la source à mesure que le son se propage.
À une distance \(d\), l'énergie se répartit sur une surface \(S = 4 \pi d^2\). Donc l'intensité (énergie par unité de surface) est :
plus la sphère est grande, moins il y a d'énergie sur chaque cm²
Quand on double la distance, la surface de la sphère est multipliée par 4 → l'intensité est divisée par 4. En décibels, cela correspond à une baisse de \(10 \log 4 \approx 6\) dB. C'est exactement ce qu'on mesure ✓.
Question 6 ANA — Application à l'atelier de Léna
La scie à panneaux émet 95 dB à 1 m. Léna travaille à 2 m de la machine pendant 30 min. Calculer le niveau sonore reçu à sa position en utilisant la loi des −6 dB.
Le seuil réglementaire qui impose le port d'un casque anti-bruit est 85 dB. Léna doit-elle s'équiper ?
De 1 m à 2 m : doublement de distance → −6 dB.
\(L_\text{Léna} = 95 - 6 = \mathbf{89\,\text{dB}}\)
89 dB > 85 dB → oui, Léna doit porter un casque anti-bruit (Code du Travail).
Si elle se mettait à 4 m de la machine, elle recevrait \(95 - 12 = 83\) dB, soit en dessous du seuil. Conclusion : s'éloigner d'une machine bruyante est aussi efficace que porter un casque (et bien plus confortable).
Question 7 VAL — Mesure de contrôle
Refaire une mesure unique à 3 m (distance non testée précédemment). Prédire d'abord la valeur attendue à partir de la mesure à 1 m, puis comparer à la mesure réelle.
Loi prédictive : \(\Delta L = 20 \log(d_2 / d_1) = 20 \log(3/1) = 20 \times 0{,}477 \approx \mathbf{9{,}5\,\text{dB}}\) de baisse.
Avec \(L(1\,\text{m}) = 79\) dB : prédiction \(L(3\,\text{m}) \approx 79 - 9{,}5 \approx \mathbf{69{,}5\,\text{dB}}\).
La mesure réelle est typiquement comprise entre 68 et 71 dB en couloir, et peut s'écarter de ± 3 dB en salle de TP réverbérante. La tendance reste la même : le niveau sonore décroît avec la distance selon une loi logarithmique ✓.
Question 8 COM — Compte rendu et conseil métier
Rédiger en 5 lignes la conclusion du TP et un conseil concret à Léna pour son atelier.
Conclusion TP — Niveau sonore et distance
• L'expérience montre que doubler la distance à une source sonore fait perdre environ 6 dB.
• La loi physique est : \(\Delta L = 20 \log(d_2/d_1)\) — décroissance logarithmique, pas linéaire.
• Cause : l'énergie sonore se répartit sur une sphère qui grossit avec la distance.
• Conseil pour Léna : doubler la distance à une machine bruyante est aussi efficace qu'un casque anti-bruit léger. Si possible, organiser l'atelier pour mettre les machines bruyantes à l'écart de son poste.
• Au-delà du seuil 85 dB, le port du casque anti-bruit est obligatoire (Code du Travail). Faire un point régulier avec FizziQ permet de repérer les zones à risque.
Scanne ce QR code pour accéder à la page de correction du TP (Q1 à Q8 + bonus) sur ton smartphone. Après avoir cherché par toi-même !
Ou ouvrir directement : simulations/acoustique-distance-fizziq-corrections.html
Refaire la même expérience dans une salle réverbérante (gymnase, cage d'escalier, salle de classe vide aux murs nus). La loi des −6 dB est-elle toujours vérifiée ? Pourquoi ?
Dans une salle très réverbérante, la perte par doublement de distance est plus faible (parfois 2-3 dB, voire 0 dB à grande distance). En effet, on ne mesure plus seulement le son direct de la source, mais aussi tous les échos renvoyés par les murs.
Conséquence en atelier : un atelier aux murs en parpaing nu sera beaucoup plus bruyant qu'un atelier traité acoustiquement (panneaux absorbants au plafond). S'éloigner d'une machine ne sert presque à rien dans un local réverbérant.
C'est pour cela qu'on traite acoustiquement les ateliers professionnels avec des panneaux absorbants (laine de roche habillée).
- Le niveau sonore L se mesure en décibels (dB). C'est une grandeur logarithmique.
- Pour une source ponctuelle en champ libre : doubler la distance fait perdre 6 dB.
- Formule générale : \(\Delta L = 20 \log(d_2 / d_1)\) (utile en BTS).
- Pour qu'une mesure soit fiable, la source sonore doit dépasser d'au moins 10 dB le bruit ambiant.
- Au-delà de 85 dB sur 8 h de travail, le casque anti-bruit est obligatoire (réglementation européenne).
- En atelier réverbérant (béton, métal), la décroissance avec la distance est fortement atténuée par les échos — d'où l'intérêt du traitement acoustique.
- L'application FizziQ (gratuite, créée par Trapeze.digital × Fondation La main à la pâte) transforme tout smartphone en sonomètre fiable.
📚 Cette activité s'appuie sur §III (Niveau sonore et décibels) du cours Ch09 + lien filière MAMA (prévention des risques professionnels en atelier menuiserie).