documentai.re DLes enceintes - pages de sciences physiques

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, ~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.
GJ Pour un récepteur se trouvant très loin de l'écran,
expliquer pourquoi la différence de marche est
environ égale à D.
GDéterminer la valeur minimale de 0permettant
d'éviter le problème d'interférence destructive
pour les sons audibles de basses fréquences.
Discuter de la faisabilité du dispositif.
c::J Expliquer pourquoi des baffles peuvent suffire
pour l'écoute de sons issus d'un haut-parleur
tweeter.
D Les enceintes
[ Comprendre le rôle d'une enceinte,
"c~ Haut-parleur et basses fréqu~nces
.'.
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 estfaible par rapport à la longueur
d'onde du son émis. Il est donc nécessaire d'éviter
l'atténuation due àl'onde arrière de la membrane.
aÀl'aide de vos connaissances sur les inter-
férences, rédiger un texte expliquant pourquoi
le son délivré par un haut-parleur seul est très
faible pour les basses fréquences. Il sera accom-
pagné de schémas.
4 "c~ 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.
Enceinte close
cm Deux types d'enceintes.
Enceinte bass reflex
D
(1 Àl'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 respec-
tifs. Le texte sera associé de schémas décrivant
les trajets des ondes acoustiques.
am Les trajets du son avec un baffle.

Activité 2
L'audition
L'acoustique physiologiqueétudie /'impact'des ondes sonores sur le système audi-
tifhumain.
Mot-dé: acoustique
physiologique.
Compétences scientifiques évaluées
• Extraire une information utile.
• Identifier les paramètres jouant un rôle dans
un phénomène physique.
• • Grandeurs en acoustique
physiologique
Unesource 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 auilltifde l'oreille, l'onde
sonore va exercer sur
le tympan de l'oreille (Fig. 1)
une variation de pression appelée pression acous-
tique
p. La pression acoustique minimale détectée
par
le tympan, ouseuil 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 àla 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 0dB, seuil de
l'audition humaine, en dessous duquel la perception est impossible.
-La
plupart des sons de l'environnement sont comprisentre 30 et 90 déci-
bels. Les sons inférieurs à30 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 à120 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 à1dB. 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 6dB chaque fois
que la distance àla 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 comparai-
sons [ ... ].
L'auillomètre possède des boutons de réglage de l'intensité; il
permet de déterminer la illfférence entre le seuil d'auilltion
d'un sujet, etle seuil normal moyen; cette différence est expri-
mée en décibels; elle représente,
pour chaque fréquence, la
perte d'audition (ou déficit auditif) de l'oreille étudiée. En por-
tant
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 fré-
quences), les
audiogrammes des sourds indiquent, selon les
cas,
un déficit égal pour toutes les fréquences, ou plus impor-
tant pour certaines fréquences.
A. Gribenski, L'Audition, coll.« Que sais-je? _, PUF, 1969.

t • Exemples d'audiogrammes
fréquence d'audition (Hz)
.'
O+------l-O<:!:::--f- ........ ::::::-t---+--L--::::J;_+__
- 20 -t ---1i-""---.--+--
- 40-t----Ir--+~-+----t-_+_-+-_____r--l-___;
-60
- 80-t-~--'--~~---"--+--+---+-___+_:;;..----;
- audition correcte
-100 - baisse de l'audition
- surdité irréversible
- 120+-~-~--+-~--'--.l----l_--'---l
perte d'audition (dB)
• • 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 beau-
coup moins sensible aux basses fréquences, com-
prises
entre 20 et 400 Hz, qu'aux fréquences
moyennes (qui correspondent àcelles 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 (pon-
dération 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 sen-
sation auditive
et peut servir d'indicateur de
gêne.
La plus petite variation susceptible d'être
perçue par l'oreille est de l'ordre de 2à3dB(A).
www.ineris.fr
Analyse et synthèse de documents
Extraire et exploiter des informations
oRecenser l'ensemble des grandeurs physiques citées dans les
documents.
oa. Que traduit l'échelle en décibel en acoustique physiolo-
gique?
b. Pourquoi doit-elle être pondérée?
oPréciser les grandeurs physiques caractérisant le seuil d'audi-
bilité
et le seuil de douleur (sons dangereux).
oQu'est-ce qu'un audiogramme?
oa. Quelle grandeuracoustique caractérise un émetteursonore?
Préciser son unité.
b. Préciser
le récepteur sonore étudié en acoustique physiologique
et la grandeur qui le caractérise.
o Le niveau d'intensitésonore s'exprime: L=la xlog (11'0)' avec
'0 =1,00 x 10-
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SI.
a. Préciser les unités de chaque grandeur.
b. Vérifier le calcul en italique
du documen 2àl'aide de cette
expression, sachant que
si l'on double le nombre de sources iden-
tiques, l'intensité acoustique est doublée.
o Comment varie l'intensité acoustique avec la distance à la
source?
Pour conclure
oQuel est l'effet d'une source sonore sur le tympan de l'oreille?
oCommentévaluer le plus précisément possible la dangerosité
de
la source pour l'oreille?
al> a. Quelle première précaution peut-on adopter face àune
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 psur 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 àune sensibilité de référence pour
différentes fréquences.