La clarté des raisonnements et la qualité de la rédaction interviendront pour une part importante dans l’appréciation des copies.
Les candidats répondent directement sur le sujet.
L’usage de la calculatrice avec mode examen actif est autorisé.
L’usage de la calculatrice sans mémoire, « type collège », est autorisé.
Dans la suite du document, ce symbole signifie « Appeler l’examinateur ».
★ = 1 pt ☆ = 0,5 pt
Acoustique d’un nettoyeur haute pression
Problématique : avant la remise d’un véhicule à un client, vous utilisez ce nettoyeur haute pression. Vous cherchez à savoir s’il existe des risques auditifs (pour vous et les autres) associés à l’utilisation de cet appareil .
Partie 1 : niveau d’intensité acoustique
1.) Le niveau d’intensité acoustique se mesure en :
◻ Watt par m² (W/m²)
◻ Décibel (dB)
◻ Kilowattheure (kWh)
☆ C1
2.) Déterminer à partir du document 1, le niveau d’intensité acoustique du modèle de nettoyeur haute pression utilisé. Préciser l’unité :
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
☆ C1
3.) Déterminer à partir du document 2, le seuil atteint par le niveau d’intensité acoustique du modèle de nettoyeur haute pression utilisé :
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
☆ C1
4.) Proposer un moyen permettant de limiter le niveau d’intensité acoustique perçu lors de l’utilisation du nettoyeur haute pression :
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
☆ C2
Partie 2 : atténuation du son en fonction de la distance
Matériel : GBF (Générateur Basse Fréquence), sonomètre, interrupteur, haut-parleur, fils électriques.
5.) Réaliser le montage suivant et effectuer les réglages :
Réglages
GBF :
- signal ∿
- fréquence entre 500 et 1000 Hz
- amplitude à 5 V (mi-course)
Sonomètre :
- Sélecteur de pondération de temps sur Rapide
- Sélecteur de pondération A/C sur C
- Sélecteur de gamme de mesure sur 50 -100 dB
Appeler le professeur et présenter oralement votre montage.
Montage : ☆☆ C3 Présentation orale : ☆☆ C5
6.) Relever les valeurs dans le tableau :
Distance entre le haut-parleur et le sonomètre (en cm) | 10 | 20 | 40 |
Niveaux sonores (en dB arrondi à l’unité) | L1 = ……… | L2 = ……… | L3 = ……… |
☆☆ C3
7.) Calculer, en dB, les atténuations sonores suivantes :
L2 – L1 = …………
L3 – L2 = …………
☆ C3
8.) A partir du document 3, déterminer de combien diminue le niveau d’intensité sonore lorsque la distance entre l’émetteur et le récepteur double (en champ libre) :
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
☆ C1
9.) Les valeurs calculées à la question 7.) sont-elles en accord avec la valeur déterminée à la question 8.) ? Si non, comment pouvez-vous expliquer pourquoi ?
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
☆☆ C4
Appeler le professeur et présenter oralement votre conclusion.
☆☆ C5
Partie 3 : application
10.) On mesure que le nettoyeur haute pression présente un niveau d’intensité sonore de 100 dB à 1 m (en prenant en compte la projection de l’eau sur la carrosserie).
A partir des observations de la partie 2 expliquer à quelle distance devront se trouver les clients accompagnés du commercial pour avoir une discussion confortable dans un environnement sonore à 52 dB :
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
☆☆ C4
11.) Calculer, en dB arrondi à l’unité, le niveau d’intensité acoustique du nettoyeur haute pression à 4 m si sa puissance acoustique P est de 0,13 W à 4 m :
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
☆☆ C3
On donne :
Compétences, capacités et connaissances issues du référentiel BAC PRO Terminales – Physique Chimie Education Nationale
Capacités
Mettre en évidence expérimentalement la nécessité d’un milieu matériel pour la propagation d’un son.
Déterminer expérimentalement la vitesse de propagation d’un son dans l’air ou dans l’eau.
Exploiter la relation liant la vitesse de propagation, la longueur d’onde et la fréquence d’une onde sonore.
Mesurer une pression acoustique et le niveau d’intensité acoustique associé à l’aide d’un sonomètre ou d’un capteur.
Calculer le niveau d’intensité acoustique (en dB) à partir de la pression acoustique ou de l’intensité acoustique en utilisant une relation donnée.
Étudier expérimentalement l’atténuation de l’intensité acoustique d’une onde sonore en fonction de la distance de propagation.
Connaissances
Savoir que la propagation d’un son nécessite un milieu matériel.
Savoir que la vitesse du son dépend du milieu de propagation.
Connaître la relation qui lie la longueur d’onde, la vitesse de propagation et la période d’une onde sonore (λ=cson.T).
Connaître les ordres de grandeur des vitesses de propagation du son dans l’air et dans l’eau.
Savoir qu’une onde sonore s’accompagne d’une variation locale de la pression du milieu dont l’amplitude est appelée pression acoustique.
Savoir qu’un microphone mesure la pression acoustique.
Savoir que :
un signal sonore transporte de l’énergie et que l’intensité sonore est la puissance moyenne transportée par l’onde par unité de surface ;
l’exposition à une intensité acoustique élevée a des effets néfastes sur l’oreille ;
il existe une échelle de niveau d’intensité acoustique.
Savoir que l’oreille humaine peut détecter des sons dont la fréquence se situe approximativement entre 20 Hz et 20 kHz.
Savoir qu’une onde sonore s’atténue en se propageant, même dans un milieu n’absorbant pas les ondes sonores.
Compétence – C1
S’approprier
Rechercher, extraire et organiser l’information.
Traduire des informations, des codages.
Compétence – C2
Analyser
Raisonner
Émettre des conjectures, formuler des hypothèses.
Proposer une méthode de résolution.
Choisir un modèle ou des lois pertinentes.
Élaborer un algorithme.
Choisir, élaborer un protocole.
Évaluer des ordres de grandeur.
Compétence – C3
Réaliser
Mettre en œuvre les étapes d’une démarche.
Utiliser un modèle.
Représenter (tableau, graphique…), changer de registre.
Calculer (calcul littéral, calcul algébrique, calcul numérique exact ou approché, instrumenté ou à la main).
Mettre en œuvre un algorithme.
Expérimenter – en particulier à l’aide d’outils numériques (logiciels ou dispositifs d’acquisition de données…).
Faire une simulation.
Effectuer des procédures courantes (représentations, collectes de données, utilisation du matériel…).
Mettre en œuvre un protocole expérimental en respectant les règles de sécurité à partir d’un schéma ou d’un descriptif.
Organiser son poste de travail.
Compétence – C4
Valider
Exploiter et interpréter les résultats obtenus ou les observations effectuées afin de répondre à une problématique.
Valider ou invalider un modèle, une hypothèse en argumentant.
Contrôler la vraisemblance d’une conjecture.
Critiquer un résultat (signe, ordre de grandeur, identification des sources d’erreur), argumenter.
Conduire un raisonnement logique et suivre des règles établies pour parvenir à une conclusion (démontrer, prouver).
Compétence – C5
Communiquer
À l’écrit comme à l’oral :
rendre compte d’un résultat en utilisant un vocabulaire adapté et choisir des modes de représentation appropriés ;
expliquer une démarche.