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Propagation et atténuation

➜ Comment la puissance sonore varie-t-elle au cours de la propagation d’une onde acoustique ?

Objectifs

• Exploiter l’expression du niveau d’intensité sonore.
• Illustrer l’atténuation géométrique et l’atténuation par absorption.

Doc. 1

Dispositif expérimental

Doc. 2

Niveau sonore et atténuation

✔ REA : Effectuer des mesures avec des capteurs

✔ REA/MATH : Utiliser des outils mathématiques

✔ VAL : Exploiter un ensemble de mesures

1. Montrer que l’atténuation entre deux niveaux sonores s’exprime : $A=10\log \left(\frac{U_2}{U_1}\right)$


2. a. Réaliser le montage expérimental, puis mesurer l’amplitude $U$ pour différentes valeurs de distance $D$ et un angle $\theta =0$ ° (voir doc. 1).


b. À l’aide d’un tableur, calculer l’atténuation $A$ entre le son à une distance $D$ et le son à une distance de référence $D_{\text{ref}}=1,0$ cm.


c. Tracer la courbe représentative de $A$ en fonction de $\log \left(\frac{D}{D_{\text{ref }}}\right)$.

d. En déduire que $A=-20\log \left(\frac{D}{D_{\text{ref}}}\right)$ et exprimer $I$ en fonction de $D$, $D_{\text{ref}}$ et $I_0$.


3. a. Mesurer $U$ pour différents matériaux placés après l’émetteur. Calculer l’atténuation $A$ associée à ces matériaux. Conclure.


b. Lister tous les paramètres susceptibles d’altérer la propagation d’un signal sonore.


4. a. Remplacer le rail rectiligne par le rail en arc de cercle, puis mesurer l’amplitude $U$ pour différentes valeurs de l’angle $\theta$, la distance $D$ restant constante.


b. Calculer l’atténuation $A$ entre chaque position d’angle $\theta$ et lorsque $\theta =0$°.


c. Exprimer $\frac{1}{I_{\theta =0^{\circ }}}$ en fonction de $A$ et représenter son évolution en fonction de $\theta$.

Une source sonore émet un son dont le niveau sonore à $1,0$ cm est de $73$ dB. Un observateur est situé à $1,0$ m de la source, derrière une porte dont l’absorption est de $A_{porte}=-25$ dB.
Calculer le niveau sonore et l’intensité sonore perçus par l’observateur.