Fiche résumé — Propagation d'un signal sonore
Chapitre 8 | Terminale ICCER | Physique-Chimie
Nature du son
- Onde mécanique longitudinale (compressions / dilatations).
- Nécessite un milieu matériel (gaz, liquide, solide).
- Pas de son dans le vide.
Vitesse du son
Dépend du milieu, pas de la fréquence.
- Air (20 °C) : 340 m/s
- Eau : ~1 500 m/s
- Acier : ~5 000 m/s
Plus le milieu est dense, plus le son est rapide.
Fréquence, période et longueur d'onde
\(f = \dfrac{1}{T}\)
\(f\) en Hz | \(T\) en s
\(\lambda = c_\text{son} \times T = \dfrac{c_\text{son}}{f}\)
\(\lambda\) en m | \(c_\text{son}\) en m/s | \(f\) en Hz
Domaine audible : 20 Hz – 20 kHz | Infrasons < 20 Hz | Ultrasons > 20 kHz
Niveau d'intensité acoustique
\(L = 10 \times \log\!\left(\dfrac{I}{I_0}\right)\)
\(L\) en dB | \(I\) en W/m² | \(I_0 = 10^{-12}\) W/m²
\(I = I_0 \times 10^{L/10}\)
- +10 dB = intensité × 10
- +3 dB = intensité × 2
- Seuil de risque : 85 dB
Atténuation avec la distance
Source ponctuelle en champ libre :
\(L_2 = L_1 - 20 \times \log\!\left(\dfrac{r_2}{r_1}\right)\)
\(L_1\) à la distance \(r_1\) | \(L_2\) à la distance \(r_2\)
Doubler la distance = -6 dB
\(I(r) = \dfrac{P_\text{ac}}{4\pi r^2}\)
Repères de niveaux sonores
- 0 dB : seuil d'audition
- 30 dB : norme chambre (nuit)
- 35 dB : norme séjour
- 60 dB : conversation
- 85 dB : seuil de risque auditif
- 90 dB : compresseur frigorifique
- 140 dB : seuil de douleur
Protection et lasers
Réduction du bruit :
- Éloignement (loi en 1/r²)
- Encoffrement acoustique
- Silent-blocs, conduits flexibles
- EPI auditifs (obligatoires dès 80 dB)
Lasers : classes 1 → 4. Danger pour l'oeil et la peau (classes 3B, 4). Lunettes de protection spécifiques obligatoires.
Piège n°1 : Confondre intensité \(I\) (en W/m²) et niveau sonore \(L\) (en dB). Doubler l'intensité n'ajoute que +3 dB, pas +100 %.
Piège n°2 : Oublier que le logarithme porte sur un rapport \(I/I_0\). Il faut toujours diviser par \(I_0 = 10^{-12}\) W/m² avant de prendre le log.
Piège n°3 : Croire que le son se propage dans le vide. L'espace est silencieux : pas de milieu matériel = pas de propagation sonore.
Astuce : Pour calculer rapidement \(\log(I/I_0)\), compter les puissances de 10. Si \(I = 10^{-3}\) W/m², alors \(I/I_0 = 10^{-3}/10^{-12} = 10^9\), donc \(L = 10 \times 9 = 90\) dB.
Astuce : Règle des 6 dB : chaque fois que l'on double la distance, on perd 6 dB. Pour passer de 95 dB (1 m) sous 85 dB, il faut s'éloigner au-delà de ~3,2 m.