Acoustique : comment caractériser et exploiter un signal sonore ?

Définition

Le son est une onde de pression qui a besoin d’un émetteur, d’un milieu de propagation (solide, liquide ou gazeux) et d’un récepteur.

Caractéristiques d’un son

Sa fréquence f (en hertz) et sa période T (en secondes)

La fréquence f est le nombre d’oscillations en une seconde. Elle se mesure en Hertz (Hz).

La période T est le temps qui s’écoule pendant une oscillation. Elle se mesure en secondes (s).

La fréquence f et la période T sont liées par la relation :

Plus la fréquence est élevée plus le son est aigu. Plus la fréquence est basse, plus le son est grave.

Son niveau d’intensité acoustique (en décibels dB)

Il se mesure à l’aide d’un sonomètre.

La législation sur le bruit au travail impose une limite à 85 dB Source : www.cochlea.org

Propagation et atténuation :

Quand un son arrive sur une paroi : – une partie de l’énergie la traverse – une partie de l’énergie est réfléchie par la paroi.  – une partie de l’énergie est absorbée par la paroi. L’isolation acoustique a pour objectif de limiter la transmission des sons.

Exercices Acoustique

Exercice 1 : confort acoustique dans un logement

Afin d’améliorer le confort acoustique de votre logement, vous faites réaliser une série de mesures par des professionnels de l’isolation. L’équipe chargée de ce travail place un micro relié à un oscilloscope et enregistre le signal du bruit le plus dérangeant (Passage d’un avion à grande vitesse).  Le niveau d’intensité acoustique est relevé à ce moment-là par un sonomètre.

Étude de l’oscillogramme relevé dans le salon :

1.) Quelle est la période du son enregistré (en millisecondes) ?

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2.) Donner cette période en secondes :

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3.) Calculer, en Hz, la fréquence du son :

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Le son relevé dans votre chambre a pour caractéristiques :

Fréquence : 125 Hz Niveau d’intensité acoustique : 80 décibels

En comparant les résultats ci-dessus à ceux fournis ci-après (documents 1, 2 et 3), répondre aux questions suivantes :

4.) Le son est :

5.) Pour la fréquence du son relevée dans la chambre, à partir de quel niveau d’intensité sonore serez-vous au calme ?

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6.) Avec le niveau d’intensité acoustique relevé, entre quelles fréquences serez-vous exposé à un danger de surdité  ?

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Exercice 2 : isolation acoustique dans un garage

Un responsable qualité d’un garage souhaite isoler les bureaux à l’aide d’un matériau isolant. On donne ci-dessous le document indiquant l’échelle du niveau de l’intensité sonore N et les sensations perçues par l’oreille humaine.

1.) Quel appareil mesure le niveau de l’intensité sonore ?

2.) Indiquer l’unité de mesure du niveau de l’intensité sonore.

3.) Le responsable a mesuré le niveau N d’intensité sonore dans le bureau de saisie. Sa valeur est de 85 (en dB). À l’aide du document, indiquer la sensation auditive correspondant à ce niveau sonore.

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4.) Le responsable désire faire baisser le niveau d’intensité sonore dans le bureau à 55 dB. Calculer, en dB, la diminution du niveau sonore à réaliser.

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5.) En utilisant les données du tableau ci-contre, entourer le modèle d’isolant à installer dans le bureau afin d’obtenir une diminution du niveau d’intensité sonore déterminée à la question b.

Exercice 3 : étude d’un avertisseur sonore

1.) Indiquer la valeur du niveau sonore de cet avertisseur.

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2.) Indiquer le nom complet de l’unité de mesure du niveau acoustique.

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3.) Quel appareil permet de mesurer le niveau sonore :

4.) Rédiger une phrase, à partir de l’échelle ci-dessous, qualifiant un niveau sonore de 110 dB.

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5.) On décide de vérifier la valeur de la fréquence du signal acoustique fourni. On obtient l’oscillogramme ci-dessous :

Quel appareil de mesure permet d’obtenir cette courbe :

6.) Déterminer, en milliseconde, la valeur de la période du signal : T = ………………………………

Puis en seconde : T = ………………………………

7.) Calculer la fréquence du signal acoustique. Arrondir le résultat à l’unité.

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8.) Indiquer si le résultat précédent est en accord avec celui donné par le constructeur. Justifier la réponse.

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Compétences, capacités et connaissances issues du programme CAP Physique Chimie