Chapitre 8 – Atténuer une onde sonore | Terminale Bac Pro ERA-MA (Grpt 3) | Physique – Signaux | ⏱ 35 min
Dernière mise à jour : 5 mai 2026, format manuel scolaire
Antoine est responsable securite dans l'entreprise AtelierBois, une menuiserie industrielle a Grenoble. L'atelier de debit (scies, raboteuses, toupies) jouxte le bureau administratif. Les employes de bureau se plaignent du bruit excessif. Antoine doit choisir une solution d'isolation acoustique pour la cloison separant les deux espaces. Il dispose des mesures sonores et des fiches techniques de plusieurs materiaux.
| Point de mesure | Niveau sonore (dB) | Situation |
|---|---|---|
| Atelier (cote source) | 95 dB | Scie a ruban en fonctionnement |
| Bureau (cote reception) – cloison actuelle | 62 dB | Cloison simple placo 72 mm |
| Seuil de confort en bureau | ≤ 45 dB | Norme NF S 31-080 |
| Seuil de danger auditif | 85 dB | 8 h d'exposition |
| Solution | Composition | Masse surfacique (kg/m²) | R a 500 Hz (dB) | R a 1 000 Hz (dB) | R a 2 000 Hz (dB) | R moyen (dB) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| A – Cloison placo simple | BA13 + ossature + BA13 | 25 | 32 | 38 | 42 | 33 |
| B – Cloison placo + laine minerale | BA13 + laine 45 mm + BA13 | 30 | 38 | 44 | 48 | 42 |
| C – Double cloison desolidarisee | BA13 + laine + vide + laine + BA13 | 40 | 48 | 55 | 60 | 53 |
| D – Mur beton 15 cm | Beton arme | 360 | 49 | 53 | 58 | 52 |
| E – Mur beton + doublage acoustique | Beton 15 cm + placo + laine | 390 | 55 | 60 | 65 | 58 |
La double paroi désolidarisée : la laine minérale joue le rôle de ressort, les deux plaques jouent le rôle de masses. Bien plus efficace qu'une paroi simple de même masse totale.
a) D'apres le document 1, quel est le niveau sonore dans l'atelier lorsque la scie fonctionne ?
b) Quel est le niveau sonore mesure dans le bureau avec la cloison actuelle ?
c) Ce niveau est-il acceptable pour un bureau ? Justifier a l'aide de la norme.
a) Le niveau sonore dans l'atelier est de 95 dB.
b) Le niveau sonore dans le bureau est de 62 dB avec la cloison actuelle.
c) Non, ce niveau n'est pas acceptable. La norme NF S 31-080 impose un seuil de confort en bureau de 45 dB maximum. Avec 62 dB, le bureau depasse la norme de 17 dB.
Calculer l'indice d'affaiblissement R de la cloison actuelle (solution A).
Donnees : \(L_i = 95\) dB (atelier) et \(L_t = 62\) dB (bureau).
\[R = L_i - L_t = 95 - 62 = \mathbf{33 \text{ dB}}\]
La cloison actuelle attenue le son de 33 dB. Ce resultat correspond bien au R moyen de la solution A dans le document 2.
Pour atteindre le seuil de confort de 45 dB dans le bureau, calculer l'indice d'affaiblissement R minimal necessaire.
Donnees : \(L_i = 95\) dB, \(L_t \le 45\) dB.
\[R_{\min} = L_i - L_{t,\max} = 95 - 45 = \mathbf{50 \text{ dB}}\]
Il faut une paroi ayant un indice d'affaiblissement R d'au moins 50 dB pour respecter la norme de confort.
D'apres le document 2, identifier les solutions dont le R moyen est superieur ou egal a 50 dB.
a) Quelles solutions respectent l'objectif ?
b) La solution B (placo + laine minerale, R = 42 dB) est-elle suffisante ? Calculer le niveau sonore qui passerait dans le bureau.
a) Les solutions dont R ≥ 50 dB sont :
• Solution C : double cloison desolidarisee (R = 53 dB)
• Solution D : mur beton 15 cm (R = 52 dB)
• Solution E : mur beton + doublage acoustique (R = 58 dB)
b) Solution B : \(L_t = L_i - R = 95 - 42 = 53\) dB. Le bureau serait a 53 dB, soit 8 dB au-dessus de la norme. La solution B est insuffisante.
Pour la solution C (double cloison, R = 53 dB), calculer le coefficient de transmission \(\tau\).
Utiliser la formule : \(R = -20 \times \log(\tau)\), donc \(\log(\tau) = \dfrac{-R}{20}\).
\[\log(\tau) = \frac{-53}{20} = -2{,}65\]
\[\tau = 10^{-2{,}65} \approx \mathbf{0{,}0022}\]
Seulement 0,22 % de la pression acoustique traverse la double cloison. C'est une excellente isolation.
Observer les masses surfaciques et les R moyens des solutions A a E dans le document 2.
a) Comment evolue R lorsque la masse surfacique augmente ? Formuler une regle generale.
b) La solution D (beton 360 kg/m², R = 52 dB) est 9 fois plus lourde que la solution C (40 kg/m², R = 53 dB), pourtant C isole mieux. Pourquoi ?
a) En general, R augmente avec la masse surfacique. C'est la loi de masse : plus une paroi est lourde, mieux elle isole du bruit.
b) La solution C utilise le principe de la double paroi desolidarisee : deux plaques de placo separees par un vide d'air et de la laine minerale. La desolidarisation empeche la transmission des vibrations d'une plaque a l'autre. Ce principe « masse-ressort-masse » est plus efficace qu'une paroi simple, meme tres lourde. On peut donc obtenir une bonne isolation avec une paroi legere, a condition qu'elle soit double et desolidarisee.
D'apres le document 2, on remarque que R varie selon la frequence. Pour la solution B (placo + laine), R = 38 dB a 500 Hz mais R = 48 dB a 2 000 Hz.
a) Cette paroi isole-t-elle mieux les sons graves (basses frequences) ou les sons aigus (hautes frequences) ?
b) La scie a ruban produit surtout des sons a 1 000 Hz. Quel est le R de la solution C a cette frequence ? Le bureau sera-t-il conforme a la norme ?
a) La paroi isole mieux les sons aigus (hautes frequences) : R = 48 dB a 2 000 Hz contre R = 38 dB a 500 Hz. Les sons graves sont plus difficiles a bloquer.
b) Solution C a 1 000 Hz : R = 55 dB. Niveau dans le bureau : \(L_t = 95 - 55 = 40\) dB. Oui, 40 dB < 45 dB, le bureau sera conforme a la norme a cette frequence.
Antoine hesite entre la solution C (double cloison, R moyen = 53 dB, masse = 40 kg/m²) et la solution E (beton + doublage, R moyen = 58 dB, masse = 390 kg/m²).
Completer le tableau comparatif :
| Critere | Solution C | Solution E |
|---|---|---|
| R moyen (dB) | 53 | 58 |
| Niveau transmis (dB) | ...... | ...... |
| Conforme ≤ 45 dB ? | ...... | ...... |
| Masse surfacique | 40 kg/m² | 390 kg/m² |
| Facilite d'installation | ...... | ...... |
| Critere | Solution C | Solution E |
|---|---|---|
| R moyen (dB) | 53 | 58 |
| Niveau transmis (dB) | 95 − 53 = 42 dB | 95 − 58 = 37 dB |
| Conforme ≤ 45 dB ? | Oui (42 < 45) | Oui (37 < 45) |
| Masse surfacique | 40 kg/m² | 390 kg/m² |
| Facilite d'installation | Facile (cloison seche, legere) | Difficile (mur beton = gros oeuvre, tres lourd) |
Les deux solutions sont conformes. La solution C est beaucoup plus legere et plus facile a installer dans un batiment existant.
Antoine choisit la solution C (double cloison desolidarisee). Verifier sa pertinence en calculant le coefficient \(\tau\) et en le comparant a celui de la cloison actuelle (solution A, R = 33 dB).
a) Calculer \(\tau\) pour la solution A (R = 33 dB).
b) Rappeler \(\tau\) pour la solution C (calcule a la question 5).
c) Combien de fois la solution C laisse-t-elle passer moins de pression sonore que la solution A ?
a) Solution A : \(\log(\tau) = \dfrac{-33}{20} = -1{,}65\), donc \(\tau_A = 10^{-1{,}65} \approx \mathbf{0{,}022}\) (2,2 % de pression transmise).
b) Solution C : \(\tau_C \approx 0{,}0022\) (0,22 % de pression transmise).
c) \(\dfrac{\tau_A}{\tau_C} = \dfrac{0{,}022}{0{,}0022} = \mathbf{10}\). La solution C laisse passer 10 fois moins de pression sonore que la cloison actuelle. Le gain de 20 dB (de 33 a 53 dB) correspond bien a un facteur 10 sur la pression.
Rediger un court compte-rendu (5 a 6 lignes) a destination du directeur de l'entreprise, expliquant :
Le niveau sonore dans le bureau atteint actuellement 62 dB lorsque la scie fonctionne, alors que la norme impose un maximum de 45 dB pour le confort au travail. La cloison actuelle en placo simple n'offre qu'un affaiblissement de 33 dB, ce qui est insuffisant. La solution recommandee est la mise en place d'une double cloison desolidarisee (deux plaques de placo-platre separees par un vide d'air et de la laine minerale), qui offre un affaiblissement de 53 dB. Avec cette solution, le niveau dans le bureau serait ramene a environ 42 dB, conforme a la norme. Cette solution est preferee au mur beton car elle est legere (40 kg/m²), facile a installer sans reprise de structure, et presente un excellent rapport performance/poids grace au principe masse-ressort-masse.
Antoine remarque qu'en fermant la porte coupe-feu de l'atelier, le niveau dans le bureau passe de 62 dB à 58 dB. Quel est l'indice d'affaiblissement R apporté par la porte seule ? Si l'atelier passe à 105 dB lors d'une découpe particulièrement bruyante, le bureau (avec la porte fermée et la nouvelle cloison double R = 53 dB) sera-t-il encore conforme à la norme ?
La fermeture de la porte fait gagner \(62 - 58 = \mathbf{4 \text{ dB}}\) supplémentaires (R apporté par la porte ≈ 4 dB par rapport à la situation porte ouverte).
Avec la cloison double (R = 53 dB) et porte fermée (+4 dB) : R total ≈ 57 dB. Niveau bureau pour L_i = 105 dB : \(L_t = 105 - 57 = \mathbf{48 \text{ dB}}\). Légèrement au-dessus du seuil de 45 dB (3 dB de dépassement). Il faudrait soit améliorer la porte, soit prévoir un sas acoustique.
📚 Cette activité s'appuie sur §1 (Atténuation et niveau sonore), §2 (Indice d'affaiblissement R et coefficient τ) et §3 (Loi de masse, double paroi) de la leçon Ch08.