Fiche de révision : Propagation et mesure du son

📋 Plan du Cours

1. Production et propagation sonore
2. Célérité et mesure par temps de vol
3. Période fréquence et longueur d’onde
4. Pression acoustique et décibels
5. Intensité sonore et sonomètre
6. Atténuation sonore avec la distance
7. Méthode générale de calcul

📖 1. Production et propagation sonore

🔑 Notions clés & Définitions

• Onde mécanique sonore : Un signal sonore est une onde mécanique qui se propage dans les gaz, les liquides et les solides, mais pas dans le vide.

📝 Points essentiels

• Une vibration de source met en mouvement les particules voisines, puis la perturbation se transmet de proche en proche sans transport global de matière.

💡 Astuce mémo

Source vibrante → milieu matériel → récepteur

📖 2. Célérité et mesure par temps de vol

🔑 Notions clés & Définitions

• Célérité sonore : La célérité sonore cson est la vitesse de propagation d’un signal sonore dans un milieu et dépend du milieu ainsi que de sa température.

📝 Points essentiels

• Dans l’air à température ambiante, la célérité sonore vaut environ 340 m·s⁻¹.

📐 Formule - La célérité sonore se calcule par $c_{son} = \frac{d}{\Delta t}$, où d est en mètres, Δt en secondes et cson en mètres par seconde.

📖 3. Période fréquence et longueur d’onde

🔑 Notions clés & Définitions

• Période : La période T d’un signal sonore périodique est la plus petite durée au bout de laquelle le signal se reproduit identiquement.
• Fréquence : La fréquence f indique le nombre de périodes d’un signal par seconde et s’exprime en hertz (Hz).
• Longueur d’onde : La longueur d’onde λ est la distance parcourue par le signal sonore pendant une période T.

📝 Points essentiels

• Les infrasons ont une fréquence inférieure à 20 Hz, les sons audibles sont compris entre 20 Hz et 20 kHz inclus, et les ultrasons ont une fréquence supérieure à 20 kHz.

💡 Astuce mémo

La période décrit le temps ; la longueur d’onde décrit l’espace.

📖 4. Pression acoustique et décibels

🔑 Notions clés & Définitions

• Pression acoustique efficace : La pression acoustique efficace peff correspond aux faibles variations de pression produites par le passage d’un son autour de la pression atmosphérique et s’exprime en pascals.
• Niveau de pression acoustique : Le niveau de pression acoustique Lp représente une pression acoustique sur une échelle logarithmique et s’exprime en décibels (dB).

📝 Points essentiels

📐 Formule - Le niveau de pression acoustique est donné par $L_p = 20\log_{10}\left(\frac{p_{eff}}{p_0}\right)$, où $p_0 = 2{,}0 \times 10^{-5}\,\mathrm{Pa}$ et les pressions s’expriment en pascals.

📖 5. Intensité sonore et sonomètre

🔑 Notions clés & Définitions

• Intensité sonore : L’intensité sonore I représente la puissance acoustique reçue par unité de surface et s’exprime en watts par mètre carré (W·m⁻²).
• Niveau d’intensité sonore : Le niveau d’intensité sonore LI compare l’intensité mesurée à l’intensité de référence I0 et s’exprime en décibels.

📝 Points essentiels

📐 Formule - Le niveau d’intensité sonore est donné par $L_I = 10\log_{10}\left(\frac{I}{I_0}\right)$, avec $I_0 = 1{,}0 \times 10^{-12}\,\mathrm{W\cdot m^{-2}}$ et I et I0 en W·m⁻².

📌 La formule du niveau d’intensité utilise le facteur 10, tandis que celle du niveau de pression utilise le facteur 20.

📖 6. Atténuation sonore avec la distance

📝 Points essentiels

• En champ libre, l’énergie émise par une source ponctuelle se répartit sur une surface de plus en plus grande lorsque la distance augmente, ce qui fait diminuer le niveau sonore.

📐 Formule - Pour une source ponctuelle en champ libre sans réflexion importante, le niveau à la distance r2 vérifie $L_2 = L_1 - 20\log_{10}\left(\frac{r_2}{r_1}\right)$.

• En champ libre, doubler la distance à la source diminue le niveau sonore d’environ 6 dB.

💡 Astuce mémo

La distance augmente → l’énergie se répartit sur une plus grande surface → le niveau diminue.

📖 7. Méthode générale de calcul

📝 Points essentiels

• Pour réussir un calcul, relever les données, leurs symboles et leurs unités, convertir les grandeurs nécessaires, choisir la relation adaptée, calculer en respectant parenthèses et puissances de dix, puis conclure avec une unité, un arrondi raisonnable et une interprétation.

💡 Astuce mémo

Relever → convertir → choisir → calculer → conclure