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Enseignement scientifique 1re

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OBJECTIF BAC

Thème 4 : Son et musique, porteurs d'information


❯❯❯ Préparation aux épreuves communes de contrôle continu

Exercice 4
Étude de la réponse d’une oreille lors d’un concert
calculatrice autorisée

Questions

1. Pour profiter d’un concert, David se place à un mètre de l’enceinte. Calculer le niveau sonore reçu par l’oreille de David. En déduire si on est au-dessus du seuil de douleur de l’oreille humaine.


2. Il se recule alors de deux mètres et met des bouchons d’oreille qui lui permettent de réduire le niveau d’intensité sonore de 25 dB. Calculer la nouvelle valeur de niveau sonore perçue par David.


3. À l’aide du document 1 et de vos connaissances, indiquer si, au cours du concert, David a risqué une perte d’audition, en argumentant la réponse.


Observation au microscope électronique de cochlées

Observation au microscope électronique de cochlées (× 1 000, a, b) et représentations schématiques (c, d).
Doc. 1
Cellules ciliaires de la cochlée avant (a , c) et après un traumatisme sonore (b, d)

À une distance dd de la source, l’intensité sonore II en W·m-2 reçue par une source délivrant une puissance sonore PP est égale à I=P4πd2.I=\dfrac{P}{4 \pi d^{2}}.

Le niveau sonore LL en décibel se calcule à partir de l’intensité sonore II selon la relation :

L=10log(110)L=10 \log \left(\dfrac{1}{10}\right) avec dans l’air I0=I_{0}= 10-12 W·m‑2.
Doc. 2
Calcul de niveau sonore en décibel

Échelle de niveau sonore
Doc. 3
Échelle de niveau sonore

On étudie l’intensité sonore reçue par l’oreille humaine lors d’un concert en fonction de la distance dd entre l’oreille et l’enceinte délivrant une puissance P=P = 5 W.
Exercice 3
Enregistrement et échantillonnage de deux notes de piano
calculatrice autorisée

Oliver souhaite effectuer l’enregistrement d’un do4 joué sur son piano. Il souhaite avoir les fichiers les plus petits possibles tout en essayant de perdre le moins d’informations. Le pas de quantification est de 8 bits.

Questions

La première acquisition est effectuée à une fréquence f1=f_{1} = 1 000 Hz et la deuxième à une fréquence f2=f_{2} = 3 000 Hz.

1. D’après le spectre, la première fréquence d’échantillonnage f1f_{1} permet-elle de retrouver la fréquence du son d’origine ? Les caractéristiques de ce son sont-elle bien conservées ? Justifier la réponse.


2. On souhaite stocker ces deux notes sur un disque de stockage sur une durée de 5 secondes. Déterminer la taille occupée par ces enregistrements, si on les échantillonne avec la fréquence f2.f_{2}.


3. On souhaite diviser par 3 la taille prise par ces enregistrements. Déterminer le taux de compression nécessaire pour que ces enregistrements ne prennent que la place souhaitée. Donner une conséquence négative de la compression des données.


Spectre des deux acquisitions
Doc. 4
Spectre des deux acquisitions

Signal analogique
Doc. 1
Signal analogique

Fréquence d’échantillonage
Doc. 2
Fréquence d’échantillonage f1f_{1}

La taille nn d’un fichier (en bit) est donnée par la formule suivante : n=fepΔt.n=f_{e} \cdot p \cdot \Delta t.

fef_{e} : la fréquence d’échantillonnage (en hertz) ;
pp : le pas de quantification (en bit) ;
Δt\Delta t : la durée d’acquisition (en seconde).
Doc. 5
Taille d’un fichier audio numérique

Fréquence d’échantillonage
Doc. 3
Fréquence d’échantillonage f2f_{2}
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