Intensite sonore et niveau acoustique

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titre	Intensite sonore et niveau acoustique
date de publication	28.03.2017
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INTENSITE SONORE ET NIVEAU ACOUSTIQUE

Faut-il croire le vendeur ?

Thème : Observer - Ondes et matières – Ondes et particules

Type de ressources : Documentaires

Notions et contenus :

Les ondes dans la matière.

Ondes sonores.

Niveau d’intensité sonore.

Connaître et exploiter la relation liant le niveau d’intensité sonore à l’intensité sonore.

Compétence travaillée ou évaluée :

Mettre en œuvre un raisonnement

Extraire et exploiter des informations

Nature de l’activité : Analyse et exploitation de documents

Résumé:

L’élève doit travailler sur les notions de niveau d’intensité sonore et d’intensité sonore sous forme d’une DI. Plusieurs données, utiles ou non, lui sont fournies. C’est à lui d’extraire l’information utile et de faire la démarche nécessaire pour répondre au problème posé.

Mots clefs : Son / Niveau d’intensité sonore / Intensité sonore.

Académie où a été produite la ressource : TOULOUSE

INTENSITE SONORE ET NIVEAU ACOUSTIQUE

Faut-il croire le vendeur ?
Situation problème : Vous voulez acheter un lave-vaisselle. Vous hésitez entre deux modèles dont la différence se situe sur le niveau d’intensité sonore :
Le vendeur vous dit que cette différence n’est pas énorme puisqu’elle n’est que de 3 dB.

Faut-il le croire ? (voir fiches énergétiques)

Données utiles :

Donnée A : Généralités.

- Domaine d’audibilité : 20 Hz – 20 000 Hz.

- Si f augmente, le son devient aigu, si f diminue le son devient grave.

- Si f < 20 Hz : domaine des infrasons.

- Si f > 20 000 Hz : domaine des ultrasons.

Donnée B : Intensité sonore.

- L’intensité sonore est la puissance acoustique reçue par unité de surface. Notation : I ; Unité : W.m^-2.

- Seuil d’audibilité : I₀ = 10^-12 W.m^-2.

- Seuil de douleur : 10 W.m^-2.

Donnée C : Niveau d’intensité sonore.

- Le niveau d’intensité sonore

Notation : L ; Unité : décibel (dB).

- Relation entre L et I : L =10.log(I/Io)

Données : fiches énergétiques machine à laver

Modèle 1 Modèle 2

1- Quelques pistes à utiliser…
* Comparer les intensités du seuil d’audibilité et du seuil de douleur.

Que peut-on en conclure ?

Quel est l’inconvénient majeur de cette échelle ?
* Calculer le niveau d’intensité sonore pour les valeurs des intensités sonores figurant dans la donnée D et

compléter la partie droite du schéma.
* Quelle est l’utilité de cette autre échelle ?
Selon les sources d’information le seuil de douleur est de 1 W.m^-2 ou de 10 W.m^-2, calculer les valeurs de niveau d’intensité sonore correspondantes. Comparer les écarts en intensité sonore et en niveau d’intensité.
2- Autre question à se poser…

Si le niveau d’intensité sonore augmente de 10 dB, l’intensité sonore est-elle multipliée par 10 ou par 100 ?

3- On peut prévoir aussi une partie expérimentale pour vérifier cette augmentation de 3 dB:
A l’aide du matériel mis à disposition (Haut parleur, GBF, micros, oscilloscope, sonomètre).

Essayer de montrer la relation qui existe entre intensité sonore et niveau sonore.

Éléments de correction :

Les élèves doivent prouver qu’une augmentation de 3 dB du niveau d’intensité sonore, correspond à une multiplication par 2 de l’intensité sonore.
1- Quelques pistes à utiliser…

* Comparer les intensités du seuil d’audibilité et du seuil de douleur. 100/10^-12 = 10¹⁴

Que peut-on en conclure ? différence d’ordre de grandeur très grande (14)

Quel est l’inconvénient majeur de cette échelle ? manipulation de chiffres avec des puissances de 10.
* Calculer le niveau d’intensité sonore pour les valeurs des intensités sonores figurant dans la donnée D et

compléter la partie gauche du schéma.

Pour 100 W.m^-2: L =10.log(100/10^-12) = 10 x 14 = 140 dB.

De même : 1 W.m^-2 : L = 120 dB ; 10^-2 W.m^-2 : L = 100 dB ; 10^-4 W.m^-2 : L = 80 dB ; 10^-6 W.m^-2 : L = 60 dB ;

10^-8 W.m^-2 : L = 40 dB ; 10^-10 W.m^-2 : L = 20 dB ; 10^-12 W.m^-2 : L = 0 dB ;
* Quelle est l’utilité de cette autre échelle ? chiffres plus faciles à manipuler / écarts moins prononcés.
Selon les sources d’information le seuil de douleur est de 1 W.m^-2 ou de 10 W.m^-2, calculer les valeurs de niveau d’intensité sonore correspondantes. Comparer les écarts en intensité sonore et en niveau d’intensité.

1 W.m^-2 : L = 120 dB ; 10 W.m^-2 : L = 130 dB ; écart de 10 dB

2- Autre question à se poser…

Si le niveau d’intensité sonore augmente de 10 dB, l’intensité sonore est-elle multipliée par 10 ou par 100 ?

Elle est multipliée par 10.
3- On peut prévoir aussi une partie expérimentale pour vérifier cette augmentation de 3 dB:

- Brancher un HP aux bornes d’un générateur et mesurer le niveau d’intensité sonore à une certaine distance de la source.

- Brancher un deuxième HP aux bornes du même générateur (même réglage) et effectuer la même mesure.

- Le niveau d’intensité sonore mesuré avec le sonomètre a augmenté de 3 dB

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