documentai.re DLes enceintes - pages de sciences physiques

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DLes enceintes
[
GJ Pour un récepteur se trouvant très loin de l'écran,
Comprendre le rôle d'une enceinte,
expliquer pourquoi la différence de marche est
environ égale à D.
G Déterminer la valeur minimale de 0 permettant
"c~ Haut-parleur et basses fréqu~nces
d'éviter le problème d'interférence destructive
pour les sons audibles de basses fréquences .
Discuter de la faisabilité du dispositif.
..
'
Le son délivré par un haut-parleur seul délivre
très peu de basses fréquences. En effet, les faces
avant et arrière du haut-parleur créent toutes deux
des ondes sonores en opposition de phase. Le son
résultant est alors très faible car la différence
de marche entre les ondes émises par les faces
avant et arrière est faible par rapport à la longueur
d'onde du son émis. Il est donc nécessaire d'éviter
l'atténuation due à l'onde arrière de la membrane.
a
4
À l'aide de vos connaissances sur les interférences, rédiger un texte expliquant pourquoi
le son délivré par un haut-parleur seul est très
faible pour les basses fréquences. Il sera accompagné de schémas.
"c~
c::J Expliquer pourquoi
des baffles peuvent suffire
pour l'écoute de sons issus d'un haut-parleur
tweeter.
,
~c~ Enceintes closes ou non
L'utilisation d'enceintes s'avère nécessaire pour
l'écoute de sons de basses fréquences. Deux types
d'enceintes sont présentés sur la figure 7.
Enceinte close
Utilisation d'un baffle
Une première réponse à ce problème est d'utiliser
un baffle, c'est-à-dire d'insérer le haut-parleur
dans un écran circulaire plan de diamètre D, afin
de retarder l'arrivée de l'onde émise par la face
arrière comme l'explique la figure 6.
cm
Deux types d'enceintes.
(1 À l'aide
des réponses précédentes, rédiger un
texte d'une vingtaine de lignes expliquant le
principe de fonctionnement de chacune de ces
enceintes en dégageant leurs intérêts respectifs. Le texte sera associé de schémas décrivant
les trajets des ondes acoustiques.
D
am
Enceinte bass reflex
Les trajets du son avec un baffle.
Activité 2
Mot-dé: acoustique
physiologique.
L'audition
• Extraire une information utile.
• Identifier les paramètres jouant un rôle dans
un phénomène physique.
Compétences scientifiques évaluées
L'acoustique physiologique étudie /'impact'des ondes sonores sur le système auditifhumain.
• •
Grandeurs en acoustique
physiologique
Une source sonore est caractérisée par sa puissance
sonore P, qui est l'énergie sonore émise par unité
de temps. Elle provoque dans le milieu traversé des
variations de pression.
En passant par le conduit auilltif de l'oreille, l'onde
sonore va exercer sur le tympan de l'oreille (Fig. 1)
une variation de pression appelée pression acoustique p. La pression acoustique minimale détectée
par le tympan, ou seuil d'auillbilité, est de 2,0 x 10-5 Pa.
La pression acoustique maximale supportée par le
tympan, ou seuil de douleur, est de 20 Pa.
Pour une puissance sonore donnée de la source, la
puissance sonore en un point de l'espace autour de
la source dépend de la distance à la source. En effet,
l'énergie sonore est comme diluée dans l'espace
quand on s'éloigne de la source. Pour tenir compte
de cet effet, on introduit l'intensité acoustique 1,
qui correspond à la puissance sonore par unité de
surface.
• •
• •
Le décibel
Avec la fréquence, la deuxième caractéristique importante d'un son est
son niveau d'intensité sonore, qui est exprimé en décibels (dB). En
acoustique physiologique, l'échelle des décibels part de 0 dB, seuil de
l'audition humaine, en dessous duquel la perception est impossible.
-La plupart des sons de l'environnement sont compris entre 30 et 90 décibels. Les sons inférieurs à 30 dB n'attirent pas l'attention, car masqués
par des sons plus forts. On ne trouve des niveaux supérieurs à 90 dB
que dans la vie professionnelle (industrie, armée, artisanat. .. ) et dans
les activités de loisir: chasse, musique, sports mécaniques. Des sons
supérieurs à 120 dB et extrêmement dangereux pour l'oreille existent
dans le domaine industriel.
L'échelle des décibels utilise une notation logarithmique qui lui confere
des propriétés particulières et qui traduisent la perception de l'oreille
humaine. Cette dernière ne peut pas discerner une différence de niveau
inférieure à 1 dB. Chaque fois que le niveau d'intensité sonore croît de
10 dB, le son est perçu deux fois plus fort. Le ruveau d'intensité sonore
décroît de 6 dB chaque fois que la distance à la source double. Et lorsque
l'on double le nombre de sourees identiques, il n'augmente que de 3 dB.
D'après le site www.journee-audition.org
Audiogramme
Pour connaître le degré d'insuffisance de la fonction auditive
chez un sourd, on doit mesurer le seuil de son audition à
diverses fréquences, et le comparer au seuil normal pour
les mêmes fréquences; l'audiométrie est la technique au
moyen de laquelle on effectue ces mesures et ces comparaisons [... ].
L'auillomètre possède des boutons de réglage de l'intensité; il
permet de déterminer la illfférence entre le seuil d'auilltion
d'un sujet, et le seuil normal moyen; cette différence est exprimée en décibels; elle représente, pour chaque fréquence, la
perte d'audition (ou déficit auditif) de l'oreille étudiée. En portant les valeurs de ces déficits sur un diagramme, on établit
une courbe (audiogramme) qui concrétise visuellement l'état
de fonctionnement de l'oreille. Tandis que l'auillogramme
d'une oreille normale est constitué par la droite horizontale
d'ordonnée zéro (perte d'audition nulle pour toutes les fréquences), les audiogrammes des sourds indiquent, selon les
cas, un déficit égal pour toutes les fréquences, ou plus important pour certaines fréquences.
A. Gribenski, L'Audition, coll.« Que sais-je? _, PUF, 1969.
Analyse et synthèse de documents
Extraire et exploiter des informations
o
Recenser l'ensemble des grandeurs physiques citées dans les
documents.
o
a. Que traduit l'échelle en décibel en acoustique physiologique?
b. Pourquoi doit-elle être pondérée?
Préciser les grandeurs physiques caractérisant le seuil d'audibilité et le seuil de douleur (sons dangereux).
Exemples d'audiogrammes
t •
fréquence d'audition (Hz)
.'
O+------l-O<:!:::--f-........::::::-t---+--L--::::J;_+__
a. Quelle grandeur acoustique caractérise un émetteur sonore?
Préciser son unité.
40-t----Ir--+~-+----t-_+_-+-_____r--l-___;
o
'0
-60
-
Le niveau d'intensité sonore s'exprime: L =
= 1,00 x 10-12 SI.
la x log (11'0)' avec
a. Préciser les unités de chaque grandeur.
80-t-~--'--~~---"--+--+---+-___+_:;;..----;
-100 -
-
Qu'est-ce qu'un audiogramme?
b. Préciser le récepteur sonore étudié en acoustique physiologique
et la grandeur qui le caractérise.
- 20 -t ---1i-""---.--+--
o
o
o
audition correcte
baisse de l'audition
surdité irréversible
120+-~-~--+-~--'--.l----l_--'---l
b. Vérifier le calcul en italique du documen 2 à l'aide de cette
expression, sachant que si l'on double le nombre de sources identiques, l'intensité acoustique est doublée.
o
Comment varie l'intensité acoustique avec la distance à la
source?
perte d'audition (dB)
Pour conclure
o
o
Quel est l'effet d'une source sonore sur le tympan de l'oreille?
Comment évaluer le plus précisément possible la dangerosité
de la source pour l'oreille?
• •
al> a. Quelle première précaution peut-on adopter face à une
Le décibel pondéré A
D'une manière générale, les études ont montré
que la sensibilité de l'oreille en fonction de la
fréquence varie d'une personne à l'autre et
dépend notamment de l'âge. L'oreille est beaucoup moins sensible aux basses fréquences, comprises entre 20 et 400 Hz, qu'aux fréquences
moyennes (qui correspondent à celles de la
parole) et aiguës. L'application d'une correction
de niveau en fonction de la fréquence permet de
rendre compte de la sensibilité de l'oreille (pondération A).
On introduit donc dans les appareils de mesure
un filtre correcteur de pondération A, dont la
sensibilité varie avec la fréquence. Le niveau de
bruit est exprimé en décibels A ou dB(A). Le
dB(A) permet d'apprécier effectivement la sensation auditive et peut servir d'indicateur de
gêne. La plus petite variation susceptible d'être
perçue par l'oreille est de l'ordre de 2 à 3 dB (A) .
www.ineris.fr
source sonore dangereuse?
b. Comment vérifier que l'audition n'a pas été atteinte?
Une source sonore, caractérisée par sa puissance
acoustique P, exerce une pression acoustique p sur le
tympan de l'oreille.
~
-+
En acoustique physiologique, on évalue la dangerosité
d'une source par son niveau sonore L, en dB, qui est
pondéré en dB(A) pour tenir compte de la sensibilité de
l'oreille aux différentes fréquences sonores.
Pour évaluer l'impact d'une source sonore dangereuse sur
l'audition, on trace un audiogramme, qui compare la
sensibilité de l'oreille à une sensibilité de référence pour
différentes fréquences.