Ondes et signaux

Le bruit est omniprésent ! Même dans les lieux les plus calmes, nous sommes soumis en permanence à des sons résiduels (grésillements d'appareils, passages dans la rue, etc.).
Dans cette partie, on cherche à étudier l'influence de la distance d à une source sonore L sur le niveau d'intensité sonore perçu. Pour cela, on exploite les capteurs présents dans les smartphones à l'aide de l'application

Phyphox

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Protocole d'étude

• Télécharger Phyphox sur deux smartphones.
• Les positionner parallèles l'un et l'autre sur une table ou un bureau avec un écart entre les deux téléphones de 1 cm pour commencer.
• Sur le premier téléphone, lancer le mode Générateur de son pour émettre un bruit de puissance sonore constante.
• Sur le second téléphone, lancer le mode Intensité sonore.
• Mesurer, silencieusement, les niveaux d'intensité sonore L pour différentes valeurs de e sur une distance totale d'environ 1 m.

1. Sur un tableur-grapheur, représenter l'évolution de L en fonction de e.
2. Calculer une nouvelle grandeur correspondant à l'intensité sonore I liée à L selon : L=10 \log \left(\dfrac{I}{I_{0}}\right)

La grandeur I_{0} correspond à l'intensité de référence égale à I_{0}=10^{-12} W⋅m^-2.

3. Représenter l'évolution de I en fonction de e.
L'intensité sonore I est une grandeur inversement proportionnelle au carré de la distance d entre la source et le récepteur.

4. En effectuant un calcul automatique judicieux, vérifier cette affirmation.

Protocole de mesure

• Pour le premier téléphone, aller dans le mode Générateur de son. Régler la fréquence sur 1\:000 Hz et lancer l'émission en augmentant au maximum le volume du haut-parleur.
• Pour le second téléphone, aller dans le mode Effet Doppler. Régler la fréquence de référence sur 1\:000 Hz.
• Avec le premier téléphone, le camarade se met à courir à vitesse constante en direction du second téléphone en partant d'une distance d'environ 10 m. Au moment du démarrage, le mode Effet Doppler doit être lancé par la deuxième personne.
• Une fois le téléphone dépassé, le coureur continue sa course en s'éloignant.
• Arrêter l'acquisition une fois le coureur suffisamment éloigné.

1. Comparer les fréquences émises et reçues. Les fréquences reçues lorsque le coureur s'approchait du deuxième téléphone caractérisent-elles un son reçu plus aigü ou plus grave ? Qu'en est-il lorsqu'il s'éloignait ?

2. Comparer les deux vitesses, avant et après approche. Le coureur a-t-il couru à vitesse constante ?