Exercice C - Niveaux d'intensité sonore · Bac Sciences de l'Ingénieur Métropole 2021 (sujet 1)

EXERCICE C – Niveaux d'intensité sonore

Mots-clés: niveau d'intensité sonore; atténuation géométrique.

Les casques audios permettent tous une réduction des bruits ambiants de façon passive de par la forme et la constitution des écouteurs. Cependant, les technologies actuelles permettent un contrôle des sons extérieurs plus poussé.

Le constructeur annonce que son casque antibruit est efficace même dans les environnements exigeants tels que l'avion ou le train.

Niveaux d'intensité sonore dans le casque avec réduction passive ou réduction active

Dans ce graphique, on représente le niveau d'intensité sonore d'un bruit de référence ayant un spectre large que l'on compare avec des mesures de niveau d'intensité sonore prises dans l'oreillette du casque selon les deux modes de fonctionnement prévus: la réduction passive du bruit et la réduction active (voir schéma ci-dessous).

Profil sonore du bruit ambiant dans un RER, niveau d'intensité sonore moyen de 80 dB

Données

Intensité sonore de référence

$I_0 = 1{,}0\times 10^{-12}$ W·m⁻²

Lien entre l'intensité sonore $I$ et la distance $r$ avec la source du son, dont on suppose qu'elle émet de manière identique dans toutes les directions:

$$I = \frac{P}{4\pi r^2}$$ avec $P$ la puissance sonore en watt et $r$ la distance à la source en mètre.

Quelques exemples de valeurs de niveaux d'intensité sonore $L$:

Situation · Forêt calme · Bibliothèque · Conversation · Seuil de danger · Concert

L · 20 dB · 40 dB · 60 dB · 90 dB · 110 dB

Pour mettre en évidence l'atténuation passive du casque, on considère une voiture qui klaxonne. À $r_1 = 5{,}0$ m du véhicule, là où se trouve un observateur, le son produit a une intensité $I_1 = 1{,}0\times 10^{-3}$ W·m⁻².

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Dans les questions suivantes, on s'intéresse aux effets de la réduction active de bruit.

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