Baisse le son !!!

 

Vrai ou Faux =

« Avec deux haut-parleurs, le son sera deux fois plus fort ! » ?

Expérience

 

Deux GBF, réglés sur la même fréquence, avec la même amplitude de sortie sont reliés à deux haut-parleurs identiques :

baisse_le_son1.JPG

 

Un sonomètre est placé à proximité. Le sonomètre mesure le niveau sonore en décibel (dB) :

baisse_le_son2.JPG

La vidéo ci-dessous montre la manipulation réalisée. Avantage de la vidéo, on peut ... baisser le son !

On connecte d'abord l'un ou l'autre des GBF. Puis on connecte les deux : observer la valeur du niveau sonore.

Intensité sonore

Un émetteur sonore (par exemple un haut-parleur) émet en E un son. Au fur et à mesure que l'onde sonore progresse, toute la puissance sonore PTotale émise en E se répartit sur une surface de plus en plus grande :

 

intensite_sonore.png

Un récepteur R (l'oreille, un microphone) dont la surface d'entrée S est fixe reçoit une fraction seulement de la puissance totale émise. Cette fraction est plus faible sur la surface d'onde S4 que sur la surface d'onde S1

Ce récepteur aura donc une perception plus faible du son s'il est situé sur la surface d'onde S4 plutôt que sur la surface d'onde S1.

On définit alors l'intensité sonore I perçue par un récepteur de surface S (m2) traversé par une puissance sonore P (en watt : W) par la relation :

formule_I.png

L'intensité sonore I s'exprime donc en W.m-2

 

 Le seuil d'audibilité (= le minimum audible) pour une oreille "normale" est estimé à 1.10-12 W.m-2 (pour un son de fréquence f = 1000 Hz).

Cette valeur sert de référence dans ce que l'on appelle le niveau sonore et elle est noté I0

Le seuil de douleur est estimé lui à 1 W.m-2

...c'est à dire mille milliards de fois plus élevé que le seuil d'audibilité !

 

Remarque : dans l'expérience précédente, l'intensité sonore due au haut-parleur N°1 s'ajoute à celle due au haut-parleur N°2

Niveau sonore

Le ressenti d'un son par l'oreille est lié à l'intensité sonore I perçue mais pas de façon linéaire. On a alors défini une grandeur logarithmique appelée niveau sonore et notée L, exprimée en décibel (dB) :

formule_L.png

  • avec I0 = 1.10-12 W.m-2 (c'est l'intensité sonore de référence)
  • I : I'intensité sonore en W.m-2 correspndant au niveau sonore L
  • log : c'est la fonction logarithme décimal (disponible sur toutes les calculettes scientifiques)

Pour pouvoir utiliser cette relation on a besoin de connaître quelques propriétés du logarithme :

formules_logarithmes.png

Exercices

Questions :

1- Montrer que le niveau sonore associé à l'intensité sonore du seuil d'audibilité est égal à 0 dB.

2- Montrer que le niveau sonore associé à l'intensité sonore du seuil de douleur est égal à 120 dB.

3- Visionner de nouveau la vidéo de l'expérience et répondre aux questions qui suivent :

3.1- Repérer la valeur du niveau sonore dans la pièce puis en déduire la valeur de l'intensité sonore pour chacun des cas suivants :

- les haut-parleurs ne fonctionnent pas ?

- un seul haut-parleur fonctionne ?

- les deux haut-parleurs fonctionnent ?

3.2- Recopier et compléter le tableau suivant avec les valeurs trouvées :

Haut-parleurs : L(dB) : I (W.m-2) :
0    
1    
2    

 

3.3- A partir de la relation donnant le niveau sonore en fonction de l'intensité sonore, démontrer de façon littérale que le niveau sonore augmente de 3 dB lorsque l'intensité sonore est doublée

4- Commenter la phrase d'introduction de cette page :

 « Avec deux haut-parleurs, le son sera deux fois plus fort ! »