Exercices

Exercice 1 : Je sais

1

L’unité de mesure du niveau sonore est :

le mètre.

le décibel.

le volume.

le hertz.

Exercice 2 : Je sais

1

Si la fréquence d’un son augmente, le son devient :

plus fort.

plus grave.

plus aigu.

moins fort.

Exercice 3 : Je sais

1

La partie de l’oreille que l’air met en mouvement est :

la cochlée.

le pavillon.

l'ensemble d'osselets.

le tympan.

Exercice 4 : Je sais

1

Le son ne se propage pas dans le vide de l’espace.

Vrai.

Faux.

Exercice 5 : Je sais

Parmi les mots suivants, lesquels désignent les milieux où le son se propage ?

1

Un métal - la glace - l’eau liquide - l’air - le vide - le verre

Exercice 6 : Je sais

Qui est l’intrus ? Explique ta réponse.

1

Guitare - hautparleur - foudre - microphone

Exercice 7 : Je sais

Qui suis-je ? Trouve le mot correspondant aux indices.

1

1. Je suis un récepteur sonore.
2. Je peux distinguer des sons de fréquences différentes.
3. Je suis un organe sensoriel humain.

Exercice 8 : Je sais faire

1

L’appareil qui mesure le niveau sonore est :

le sonomètre.

le diapason.

l'amplificateur.

le hautparleur.

Exercice 9 : Je sais faire

1

La durée d’exposition au son n’a pas d’importance, seul le niveau sonore compte.

Vrai.

Faux.

Exercice 10 : Je sais faire

1

Pour montrer la vibration d’une surface :

il faut peindre celle-ci en jaune.

il faut mettre un objet de faible masse à son contact.

il faut bien la regarder.

Exercice 11 : Je sais faire

1

Pour montrer que le son ne se propage pas dans le vide :

il faut mettre une source sonore dans le vide.

il faut mettre un sonomètre dans le vide.

il faut un sonomètre et une source sonore l'un à côté de l'autre, dans le vide.

il faut mettre un sonomètre et une source sonore l'un à côté de l'autre.

Exercice 12 : Je sais faire

1

Une exposition prolongée peut provoquer des troubles de l’audition au-delà de :

80 dB.

60 dB.

50 dB.

Exercice 13 : La communication du dauphin.

Le dauphin émet des sons de fréquence variable qui lui permettent de se localiser (des « clics ») ou de communiquer avec d’autres dauphins (des sifflements). Nous étudierons ici le cas du sifflement du dauphin émis pour communiquer avec un de ses congénères.

1

Représente avec un schéma la propagation de ce son de la source jusqu’au récepteur.

• Repérer la source sonore (qui produit les vibrations).
• Repérer le récepteur sonore (qui reçoit les vibrations).
• Repérer le milieu matériel de propagation entre la source et le récepteur. Attention : le son ne peut pas se propager dans le vide, c’est-à-dire sans milieu matériel (solide, liquide ou gaz).
• Faire un schéma qui résume ces informations.

Exercice 14 : Communication des oiseaux.

1

Représente avec un schéma la propagation du chant d’un oiseau vers un autre oiseau.

Exercice 15 : Du son ou du bruit ?

1

D’après toi, quelle est la différence entre un son et du bruit ?

Exercice 16 : Les bougies alignées.

On aligne des bougies allumées devant un hautparleur qui émet des sons graves discontinus. On observe que les flammes des bougies s’inclinent par vagues, en commençant par la bougie la plus proche du hautparleur.

1

Propose une interprétation de cette observation expérimentale.

Exercice 17 : Des scorpions qui chassent avec leurs pattes.

Le scorpion est capable de percevoir les vibrations sonores que ses proies créent en se déplaçant sur les dunes de sable.

1

Représente avec un schéma la propagation de ce son, de la source jusqu’au récepteur.

Exercice 18 : Le bruit d’une tronçonneuse.

Pour le bucheron qui l’utilise, une tronçonneuse a un niveau sonore compris entre 95 dB et 115 dB.

1

Le bucheron doit-il mettre un casque antibruit ? Pour quelle raison ?

Exercice 19 : Le bruit de deux camions.

« Le niveau sonore moyen à 20 m d’un camion diesel roulant à 50 km/h est de 85 dB. Donc le niveau sonore de deux camions sera : 2 x 85 = 170 dB.»

1

Es-tu d’accord avec ce raisonnement ? Explique ta réponse.

Exercice 20 : Le premier microphone.

Le premier microphone a été inventé en 1878. Il s’agissait d’un microphone à charbon : les vibrations sonores de l’air faisaient vibrer une membrane. Celle-ci faisait alors vibrer des grains de charbon situés contre elle. Cela entrainait des variations du courant électrique traversant le charbon.

1

Quel est l’équivalent du tympan de l’oreille pour le microphone ?

2

Complète la chaine énergétique :

Exercice 21 : Contrôle d’un scooter.

Il arrive que la police procède à des contrôles tels que celui illustré ci-dessous.

Données : une moto doit avoir un niveau sonore inférieur à 80 dB.

1

Que contrôle la police sur le document ?

2

Quel est l’appareil utilisé pour ce contrôle ?

Exercice 22 : Le cinéma de science-fiction.

Dans certains films de science-fiction, on assiste à des combats acharnés entre vaisseaux spatiaux. Ces combats sont accompagnés de sons tous plus spectaculaires les uns que les autres.

1

Ces illustrations sonores correspondent-elles à une réalité physique ?

2

Propose une expérience pour le démontrer.

Exercice 23 : Expérience avec deux diapasons.

On observe qu’en faisant vibrer un diapason, un second diapason (proche et identique au premier) se met aussi à vibrer.

1

Propose une interprétation de cette observation expérimentale.

Exercice 24 : Choriste(s) et pianiste ◉◉◉

Un chanteur veut chanter et se faire accompagner par un piano. Malheureusement le son de l’instrument est trop important et couvre la voix du chanteur. Pour être entendu, ce dernier forme une chorale. On mesure les niveaux sonores atteints à quelques mètres : niveau sonore du chanteur : 70 dB ; niveau sonore de 2 choristes : 73 dB ; niveau sonore de 5 choristes : 77 dB ; niveau sonore du piano : 80 dB ; niveau sonore de 10 choristes : 80 dB.

1

Quel niveau sonore est atteint par la voix du chanteur ?

2

Quelle augmentation du niveau sonore obtient-on quand on double le nombre de chanteurs ? Justifie ta réponse avec des données chiffrées.

3

Combien de choristes doivent chanter en même temps pour atteindre le niveau sonore du piano ?

Exercice 24 : Se protéger des sons dangereux ◉◉◉

Les sons peuvent être dangereux pour notre audition. À 90 dB, l’exposition doit être limitée à 2h30. Une tondeuse homologuée selon les normes européennes produit un niveau sonore de 96 dB à une distance d’un mètre. Les mesures physiques nous indiquent que lorsque l’on double la distance vis-à-vis d’une source sonore, le niveau sonore perçu diminue de 6 dB.

1

Calcule le niveau sonore perçu à 2 m de la tondeuse.

2

Indique si, à 1 puis 2 m de la tondeuse, le niveau sonore est dangereux pour 2h30 d’exposition.

3

Une personne qui passe la tondeuse est située à environ 1 m du moteur pendant 3 h. Indique si cette personne met son audition en danger.

4

Propose une mesure pour protéger l’audition de la personne qui passe la tondeuse.

Exercice 24 : Un concert de trompettes ◉◉◉

Quatre trompettistes se produisent dans une salle de concert. Ils jouent sans dispositif d’amplification sonore. Le niveau sonore moyen à 1 m des trompettes est de 98 dB. Les spectateurs les plus près sont situés à 8 m des trompettistes et les plus éloignés sont à 64 m. Le niveau sonore diminue de 6 dB lorsque la distance de la source sonore est doublée. Lorsque l’on multiplie par deux le nombre de sources sonores, le niveau sonore augmente de 3 dB.

1

Calcule le niveau sonore perçu par les spectateurs du premier rang et ceux du dernier rang.

2

Calcule à nouveau ces deux niveaux sonores s’il y avait seulement deux trompettistes.

Exercice 25 : Entendons-nous des sons sur la Lune ?

Les astronautes des missions Apollo 11 et 15 ont entendu des sons en provenance de la Lune lorsqu’ils la survolaient. Sur internet, certains commentaires parlent aujourd’hui d’« une musique extraterrestre ». Une autre possibilité est que ces sons proviennent d’interférences entre les différents systèmes de communication.

1

Sachant que la Lune ne possède pas d’atmosphère, quelle réponse apporterais-tu ?

Exercice 26 : Un casque à conduction osseuse.

Les os du crâne conduisent les sons jusqu’à l’oreille interne. Ceux de basse fréquence sont mieux transmis ainsi que dans l’air. C’est pour cela que notre voix nous parait plus grave lorsque nous parlons que lorsque nous l’écoutons enregistrée. Cette conduction du son par les os est utilisée par le casque à conduction osseuse.

1

Quel est le milieu matériel dans lequel se propage le son habituellement ?

2

Quel est le milieu matériel dans lequel se propage le son émis par le casque ?

3

Ces deux milieux matériels correspondent-ils au même état physique ?

4

À partir de quel composant de l’oreille le son retrouve-t-il son trajet habituel ?

5

Quel peut être l’intérêt d’utiliser un tel casque ?

Exercice 27 : La voix humaine.

« La voix, c’est du souffle transformé en son. L’air des poumons est propulsé entre deux replis du larynx appelés « plis vocaux », ou plus couramment « cordes vocales ».
Parfois on peut produire des sons sans que les cordes vibrent, en prononçant des « Sss » par exemple. Lorsque les cordes vocales vibrent, on parle de « son voisé ». Cette vibration produit une onde sonore qui sera amplifiée par les cavités de résonance du conduit vocal (haut du larynx, pharynx, cavités de la bouche et du nez). Elle sera ensuite modelée par les articulateurs : langue, lèvres, voile du palais, mâchoires… Ainsi, chacun peut jouer avec sa voix et produire toutes sortes de sons. »

« La voix, l’expo qui vous parle ! », Cité des Sciences et de l’Industrie, 2013-2014.

1

Pour produire la voix, quels organes provoquent les vibrations de l’air ?

2

Quels organes amplifient les sons ?

3

Quels organes articulent les sons pour qu’ils aient une signification ?

Exercice 28 : Chuchotements.

Observe l’image.

1

Quel est l’intérêt de mettre sa main sur le côté de la bouche quand on parle ?

2

Donne un autre exemple où l’on agit sur les sons de la même façon.

Exercice 29 : Niveau sonore en fonction de la distance.

Dans le cas d’un véhicule à moteur isolé (en physique, on dit que c’est une source ponctuelle), le niveau sonore reçu par un récepteur diminue de 6 dB si on double la distance.

1

Reproduis et complète le schéma proposé :

Exercice 30 : Les capacités auditives des éléphants.

Les éléphants ont une ouïe très fine. Ils sont, de plus, capables d’entendre des sons inaudibles pour les hommes, qui peuvent se propager sur de grandes distances. Selon des recherches récentes, les éléphants entendraient même les sons de fréquence inférieure à 20 Hz émis par le déplacement des nuages !

1

Représente ces données avec un schéma en indiquant la source, le milieu matériel et le récepteur.

Exercice 31 : Le niveau sonore d’un lave-linge.

Les appareils d’électroménager doivent être vendus avec une étiquette représentant leur impact sur l’environnement.

1

Quelle indication concernant le bruit de cet appareil trouve-t-on sur l’étiquette ? Remarque : la distance avec le sonomètre n’est pas précisée mais elle est la même pour tous les appareils testés.

2

Faut-il porter des protections auditives quand on est à proximité de l’appareil ?

Exercice 32 : Fréquences de la voix d’un homme.

Utilise le graphique pour répondre aux questions.

1

La voix d’un homme est-elle constituée de sons d’une seule fréquence ?

2

Pour une voix parlée normale, quelles sont les fréquences que l’on retrouve avec le plus grand niveau sonore ?

3

Même question pour une voix criée.

4

Quand un homme crie, quels changements peut-on entendre concernant sa voix ?

Je résous un problème

1

Explique pourquoi les professionnels de la musique utilisent des bouchons d’oreilles et privilégient ceux dit « linéaires ».

Doc. 1

Des bouchons d’oreilles à atténuation linéaire.

Les bouchons d’oreilles permettent de diminuer le niveau sonore perçu par les oreilles. Les niveaux d’atténuation varient de 10 à 50 dB selon les modèles mais l’atténuation pour un même bouchon dépend aussi de la fréquence.

Doc. 2

Courbe d’atténuation sonore.

Doc. 3

Ensemble des sons joués par une guitare pendant un concert.

Une note d’instrument de musique contient un grand nombre de sons qui se superposent, chacun ayant sa propre intensité. Chaque instrument est reconnu par l’oreille grâce à son propre ensemble de sons.

Exercice 33 : Des sons que tu entends... ou non !

La perception des sons par l’homme dépend notamment de leur fréquence.

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Comment appelle-t-on les sons trop aigüs pour être entendus par l’oreille humaine ?

2

Comment appelle-t-on les sons trop graves pour être entendus par l’oreille humaine ?

3

La fréquence moyenne de la voix d’un homme est d’environ 125 Hz et celle d’un enfant d’environ 300 Hz. Est-ce que ces fréquences correspondent à ce que tu entends le plus souvent ?

4

Certains des sons qui permettent aux dauphins de communiquer ont une fréquence de 100 kHz. Peux-tu entendre ces sons ?

Exercice 34 : Les nuisances sonores au bord des routes.

Une route très fréquentée est considérée comme une source sonore “linéique”. Quand on double la distance par rapport à l’axe routier, le niveau sonore diminue de 3 dB (et non pas 6 dB comme pour une source sonore ponctuelle).

1

Réalise une affiche proposant des solutions pour limiter les nuisances sonores dues aux autoroutes.

Exercice 35 : Le lieu le plus silencieux au monde.

Le son, comme la lumière, peut être diffusé ou absorbé par les matériaux qu’il rencontre. Ces propriétés physiques sont volontairement mises à profit pour obtenir une bonne acoustique. Dans certains cas, on cherche à rendre le lieu le plus silencieux possible (9,3 dB).

1

Pourquoi la NASA teste ses astronautes dans les pièces anéchoïques ? Tu pourras chercher la définition d"anéchoïques" sur internet.

Exercice 36 : Fabrique un stéthoscope.

Un stéthoscope permet au médecin d’écouter les sons émis par le corps humain.

1

Propose un protocole pour réaliser un stéthoscope à l’aide du matériel suivant :- 2 pots de yaourt en carton (vides) ;- de la ficelle.

Exercice 37 : Le chant des baleines.

Les baleines émettent une grande variété de sons qui leur permettent notamment de communiquer entre elles à de grande distances : on dit que les baleines “chantent”. Les baleines à bosses par exemple émettent des sons d’une fréquence de 30 Hz à 8 000 Hz avec un niveau sonore de 145 dB à 190 dB.

1

Pourquoi le son peut-il se déplacer dans l’eau des océans ?

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Les sont émis par les baleines à bosse sont-ils perceptibles par un être humain ?

3

Que peux-tu dire du niveau sonore du chant des baleines à bosse ?

Exercice 38 : Dans le car scolaire.

Dans le car qui les conduit au collège , Raphaël écoute de la musique au casque. En voyant l’écran de son téléphone, sa voisine lui fait des grands signes pour qu’il enlève ses écouteurs.Elle lui dit : "Tu écoutes de la musique trop fort, regarde le volume sonore indiqué sur ton écran. Tu es dans le rouge !"Il lui répond : "Pas du tout , avec le bruit dans le car, j’entends à peine le musique !"

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Qu’en pensez-vous ?

Exercice 39 : Milieu de propagation du son.

1

Sélectionne les milieux où le son peut se propager.

L'air

La glace

L'eau liquide

Un métal

Le verre

Le vide

Parcours de compétences

Ben Underwood est un aveugle qui repère les obstacles en écoutant l’écho des sons qu’il produit avec sa bouche. Il se déplace grâce à cette technique dans les endroits calmes, mais il utilise sa canne chaque fois qu’il y a du bruit ou de la musique.

1

Peux-tu en expliquer la raison ?

Coup de pouce : Quels contextes de déplacement l’énoncé décrit-il ?

Coup de pouce : Que faut-il expliquer, et quelle grandeur physique change d’un contexte de déplacement à l’autre ?

Coup de pouce : Explique la relation entre le contexte sonore et la manière dont Ben repère les obstacles.

Coup de pouce : Décris le fonctionnement de la technique de Ben et ses limites son utilisation.