Le confort acoustique

Le confort acoustique
Exercices et compléments de cours
Exercice 1 : Les périodes qui s’entendent bien
1. Calculer les fréquences des ondes acoustiques de périodes suivantes : T1 = 0,25 s ; T2 = 4 × 10−3 s ; T3 = 2 s ; T4 = 5,5 ms ;
T5 = 6,1 × 10−6 s ; T6 = 55 ns
2. Quelles sont celles qui sont audibles pour l’oreille humaine ?
Exercice 2
La figure donnée ci-contre représente l’oscillogramme
d’une onde sonore émise par un diapason en vibration dans
l’air.
1. Déterminer la période et la fréquence du son émis.
2. Déterminer la longueur d’onde du son émis dans l’eau,
l’air et l’acier.
Exercice 3 : Vitesse du son dans l’eau et dans l’air
Le professeur réalise l’expérience suivante :
On relève à l’oscilloscope le signal émis et les signaux reçus, dans l’air et dans l’eau.
1. Comparer la vitesse de propagation du son dans l’air et dans l’eau.
2. Calculer la distance d séparant l’émetteur du récepteur, sachant que la célérité d’un son dans l’air est de 340 m s−1 .
3. Calculer la célérité du son dans l’eau.
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Exercice 4
Un haut-parleur, alimenté par la tension périodique délivré par un G.B.F (Générateur basse fréquence), émet une vibration
sonore qui se propage dans l’air, puis est captée par un microphone et analysée par un oscilloscope.
Au départ le microphone est placé au contact du haut-parleur (HP) ;
puis le microphone est écarté progressivement de façon à obtenir les
oscillogrammes suivants, pour un certain réglage des sensibilités verticales :
1. Quelle est l’allure de chacun des deux oscillogrammes ?
2. (a) Ces deux signaux enregistrés sont-ils périodiques ? Si oui, calculer leur période T en secondes.
(b) Calculer la fréquence de l’onde sonore.
(c) Que peut-on conclure ?
3. La distance « d » entre le haut-parleur et le microphone est de 42
cm. Calculer la vitesse de la propagation du son en m s−1 .
Association de sources sonores
On réalise des mesures acoustiques dans un local industriel équipé de 10 machines identiques. On considère que chaque
machine est assimilable à une source sonore. On place un sonomètre au centre du local qui est situé à 10 m des différentes
machines installée. On mesure le niveau sonore d’une machine en fonctionnement et on obtient L1 = 50dB.
1. Calculer l’intensité sonore I1 correspondant à une machine en fonctionnement.
2. On met en route une deuxième machine, le sonomètre mesure L2 = 53dB. Justifier cette valeur.
3. Calculer la valeur du niveau sonore Ltot atteint lorsque les 10 machines fonctionnent.
4. Ce niveau sonore est-il supportable par un employé situé au centre du local ?
Isolation phonique d’un mur de briques
La paroi séparant une pièce de l’extérieur est constituée d’un mur de briques dont le coefficient de transmission acoustique
vaut t = 4,3 × 103 . À l’extérieur, un son d’intensité sonore I = 1 × 10−6 W/m2 est reçu par le mure de brique.
1. Quelle niveau sonore va mesurer un sonomètre placé à l’extérieur et près du mur ?
2. Quelle est la valeur de l’intensité sonore à l’intérieur de la pièce ?
3. Une personne à l’intérieur de la pièce entend-elle le son provenant de l’extérieur ?
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Choix d’un matériau d’isolation
Fréquence (Hz)
Béton
Liège aggloméré
Rideaux lourds
125
0,02
0,15
0,15
250
0,03
0,25
0,3
500
0,04
0,2
0,4
1000
0,04
0,2
0,5
2000
0,05
0,2
0,5
Le tableau ci-contre donne le coefficient d’absorption de
différents matériaux en fonction de la fréquence. Une source
sonore de puissance acoustique P=0,3 mW émet dans un
local un son de fréquence 500 Hz.
4000
0,07
0,2
0,55
On suppose que toute l’onde sonore émise est reçue par une paroi de béton de surface S = 5 m2 .
1. Calculer l’intensité sonore Iem de l’onde émise.
2. Calculer le niveau sonore Lem correspondant.
3. On souhaite obtenir un niveau sonore dans la pièce inférieur à 40 dB. Faut-il recouvrir la paroi par du liège aggloméré,
installer des rideaux lourds ou laisser la paroi en béton telle quelle ? Justifier la réponse sachant que l’on peut négliger
le phénomène de transmission.
Sensibilité de l’oreille humaine
La sensation sonore transmise au cerveau dépend du niveau sonore
et de la fréquence.
1. à 1000 Hz, quels sont les seuils d’audibilité et de douleur ?
2. Un son de fréquence 100 Hz et de niveau sonore 20 dB est-il audible
par une oreille humaine ?
3. L’intensité sonore d’un lave-vaisselle est I = 4 x 10 - 8 W.m-2.
Relever la plage de fréquence audible pour cette intensité sonore.
Compléments de cours
Vitesse du son :
Matériau
Célérité (m s−1 ) à 20◦ C
Air
340
Eau
1500
Béton
3100
Bois
1000 à 4000
3
Acier
5500
Verre
5300
Polymères durs
2400
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