Acoustique du bâtiment Pr. Mactar FAYE Mactar FAYE UADB 1 Chapitre 1: Son et Bruit Objectif Général : Connaître les notions de base de l’acoustique Objectifs spécifiques: A l’issu de ce chapitre, l’étudiant sera capable de: • Définir le son Mactar FAYE UADB 2 • Définir les notions de fréquence, période et pulsation d’une fonction sinusoïdale • Définir les notions de vitesse du son et de longueur d’onde • Définir les notions de pression acoustique, de puissance acoustique et d’intensité acoustique Mactar FAYE UADB 3 • Définir un son complexe • Définir un bruit • Analyser un bruit • Distinguer les différents types de bruits Mactar FAYE UADB 4 1.1 Son pur Définition Le son est une vibration autour de la pression atmosphérique qui se propage dans l’air. Fréquence Un son pur est une vibration sinusoïdale caractérisée par sa fréquence f qui est le nombre d’oscillations par seconde. 1 ω f = = T 2π Mactar FAYE UADB f Fréquence en Hz T Période en seconde ω Pulsation en rad/s 5 Son audible L’oreille est sensible à des sons de fréquences comprises entre 20 Hz et 16000 Hz Les sons de fréquences comprises entre 20 Hz et 300 Hz sont appelés sons graves. Les sons de fréquences comprises entre 300 Hz et 1500 Hz sont appelés sons moyens. Les sons de fréquences comprises entre 1500 Hz et 16000 Hz sont appelés sons aigus. Mactar FAYE UADB 6 Autres sons Les sons de fréquences comprises entre 0 Hz et 20 Hz sont des infrasons. Les sons de fréquences supérieures à 16000 Hz sont des ultrasons. Propagation du son La vibration acoustique se propage de proche en proche . La vitesse de propagation « c » (ou célérité du son) dans l’air est de 340 m/s Longueur d’onde La longueur d’onde (λ) est la distance parcourue par une onde acoustique pendant une période. Si un obstacle à une dimension inférieure à λ /3, il n’influence pas le son. λ = c T (m) Mactar FAYE UADB 7 Quelques grandeurs physiques 1. Pression acoustique La pression acoustique instantanée (p) est la différence entre la pression totale (P) et la pression atmosphérique Patm p (t ) = P (t ) − Patm Dans le cas d’un son pur la pression instantanée acoustique s’écrit : p max pe 2. Pression acoustique efficace p (t ) = p max sin (ω t ) est l’amplitude ou force du son s’écrit : pe = p2 = p max 2 En acoustique du bâtiment on n’ utilise pas la pression instantanée. C’est la pression acoustique efficace qui est utilisée. Cette pression sera utilisée dans tous les calculs que nous ferons dans la suite du cours. Elle sera notée p à la place de pe pour simplifier. Mactar FAYE UADB 8 3. Puissance acoustique Une source qui produit un son est caractérisée par sa puissance. La Puissance acoustique est l’ énergie sonore qui traverse une surface S par unité de temps. Surface S traversée par le son Soit p la pression exercée par le son sur la surface S Source sonore de puissance w W = p2 S ρ ⋅c en Watt c est la célérité du son. ρ est la masse volumique du milieu de propagation UADB/ m 3 ρ airMactar = 1FAYE , 2 kg 9 4. Intensité acoustique L’Intensité acoustique est la Puissance acoustique par unité de surface. W p2 I= = S ρ ⋅c en W/m2 Mactar FAYE UADB 10 1.2 Son complexe 1. Définition Le Son complexe est un Son périodique non sinusoïdale Exemple : Mactar FAYE UADB 11 2. Comment obtenir un son complexe? • Un son complexe est la somme de plusieurs sons purs dont les fréquences sont multiples de la fréquence fondamentale. • Le son complexe a la même fréquence que le son fondamental Mactar FAYE UADB 12 3. Décomposition d’un son complexe Objectif: identifier les différents sons purs qui composent le son complexe . Séries de Fourier : Toute fonction périodique peut être décomposée en une somme de fonction cosinus et sinus. La décomposition permet de connaître les harmoniques qui composent le son complexe et donc de faire la représentation fréquentielle. représentation fréquentielle ou Spectre du son complexe représentation temporelle Mactar FAYE UADB Le spectre du son complexe est discret 13 1.3 le bruit et l’analyse spectral du bruit 1.3.1 le bruit 1. Définition . Le Bruit est une vibration non périodique Exemple : Mactar FAYE UADB 14 2. Comment obtenir un bruit? • Un bruit est la somme de plusieurs sons purs dont les fréquences sont quelconques. 3. Décomposition d’un bruit Pression efficace DSF Fréquence Le spectre du bruit est continu Mactar FAYE UADB 15 1.3.2 Analyse spectrale du bruit L’analyse consiste à subdiviser la fréquence continue en bandes de fréquence de largeur finie Fréquence continue Bandes Mactar FAYE UADB 16 Comment mesurer un bruit? Mactar FAYE UADB 17 Exemple d’un bruit enregistré par un sonomètre Représentation fréquentielle (spectre) p Décomposition du signal en fonction de la fréquence Pour simplifier l’exploitation de ces spectres, on regroupe les fréquences par secteurs appelés « bandes », qui regroupent toutes les fréquences comprises entre deux valeurs. Mactar FAYE UADB 18 Exemple de bandes : bande d’octaves (intervalle entre une fréquence et sa fréquence double) 0 f 2f 8f 4f fréquence L’acoustique du bâtiment utilise six octaves : 16 31,5 63 125 250 500 Mactar FAYE UADB 1000 Bâtiment 2000 4000 8000 16000 Hz 19 Représentation simplifiée du spectre Rassemblé par octave Un bruit qui a le même niveau sonore à chaque octave s’appelle « bruit rose » Mactar FAYE UADB 20 1.4 Différents types de bruit Dans le bâtiment, Il existe deux types de bruit : les bruits aériens et les bruits solidiens. Les bruits aériens sont des bruits émis par des sources qui ne sont pas en contact avec la structure construite. Exemples : • Bruits aériens intérieurs : conversation entre personnes, télévision, • Bruits aériens extérieurs: circulation des voitures,…. Les bruits solidiens sont des bruits dus à un choc sur la structure construite. Exemples : • Les bruits d’impacts : bruits de pas, déplacement de meubles, chutes d’objets … • Les bruits d’équipements : ascenseurs, groupe électrogène … Mactar FAYE UADB 21 Transmission du bruit d’un local à un autre Mactar FAYE UADB 22 FIN Mactar FAYE UADB 23
