Enseignement scientifique 1re - 2023

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Esprit critique
Une longue histoire de la matière
Ch. 1
Les éléments chimiques
Ch. 2
Les cristaux, des édifices ordonnés
Ch. 3
Une structure complexe : la cellule
Le Soleil, notre source d'énergie
Ch. 4
Le rayonnement solaire
Ch. 5
Le bilan radiatif terrestre
Ch. 6
Énergie solaire, photosynthèse et nutrition
Ch. 7
Énergie solaire et humanité
La Terre, un astre singulier
Ch. 8
La forme de la Terre
Ch. 9
L’Histoire de l'âge de la Terre
Ch. 10
La Terre dans l'Univers
Son et musique, porteurs d'information
Ch. 12
Le son, une information à coder
Ch. 13
Entendre et protéger son audition
Projet expérimental et numérique
Livret Maths
Annexes
Chapitre 11
Activité 3 - en groupe

Les niveaux d'intensité sonore

11 professeurs ont participé à cette page
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Introduction

Le bruit ambiant est omniprésent. Voix, voitures dans la rue, ronflements des appareils électroniques autour de nous : tous ces éléments contribuent à perturber notre environnement acoustique.

Entre le décollage d'une fusée à 3 km et une dizaine de milliers de moustiques à un mètre, quelle situation est la plus bruyante ?
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Ce que j'ai déjà vu

La propagation des ondes sonores
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Documents communs à tous les groupes

Doc. 1
La propagation sphérique du son

Lorsqu'une source sonore de puissance P émet dans toutes les directions dans un milieu matériel donné, on peut considérer que tout point de la sphère formée de surface S par l'onde sonore possède la même intensité sonore I égale à :

I=\frac{P}{S}
I : intensité sonore (W·m-2)
P : puissance sonore (W)
S : surface (m2)

Pour rappel, la surface S d'une sphère est proportionnelle au carré de son rayon r par la relation :

S=4 \pi \cdot r^2

Doc. 2
Le niveau d'intensité sonore

Pour comparer les intensités sonores des sons, les acousticiens peuvent utiliser une échelle plus adaptée à la vie courante, le niveau d'intensité sonore noté L.
Cette grandeur s'exprime en décibel (dB). Elle est plus adaptée pour comparer les intensités des sons entre eux. Le niveau d'intensité sonore suit ce que l'on appelle une loi logarithmique.

niveau d'intensité sonore
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Doc. 3
L'additivité des intensités sonores

Le bruit cumulé de plusieurs sources sonores se traduit par une augmentation de l'intensité sonore perçue par un auditeur. Plus précisément, l'intensité sonore totale I_{\mathrm{t}} perçue est égale à la somme des n intensités sonores I_{n} perçues séparément : I_{\mathrm{t}}=I_{1}+I_{2}+I_{3}+\ldots+I_{\mathrm{n}}

Doc. 4
L'influence de l'augmentation de l'intensité sonore sur le niveau d'intensité sonore

L'augmentation du niveau d'intensité sonore L n'est pas proportionnelle à l'augmentation de l'intensité sonore I. En effet, si l'on double l'intensité sonore, le niveau sonore n'augmente que de 3 dB. Le tableau suivant présente l'augmentation, en décibel (dB), du niveau sonore lorsque l'on multiplie par un facteur n l'intensité sonore :

Coefficient multiplicateur n210201002001 0002 00010 000
Augmentation du niveau d'intensité sonore L (dB)3,010,013,020,023,030,033,040,0

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Groupe 1
Le décollage de Saturn V à 3 km

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Doc. 5
Une fusée sur son pas de tir

Saturn V était le lanceur utilisé à la fin des années 1960 par la NASA pour envoyer des fusées dans l'espace. Ce lanceur a notamment contribué à la réussite de la mission Apollo 11 durant laquelle les deux hommes Neil Armstrong et Buzz Aldrin ont posé pour la première fois le pied sur la Lune. Au décollage, une partie de l'énergie s'est dissipée autour de la fusée, se propageant dans l'air de manière sphérique sous forme d'ondes sonores. La NASA estime à environ 350 MW la puissance dispersée sous forme d'ondes sonores lors du décollage.

Placeholder pour fuséefusée
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Lanceur Saturn V sur le pas de tir pour sa première mission Apollo en novembre 1967.
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Indicateurs de réussite
1. Avoir identifié la grandeur physique à déterminer.
2. Avoir calculé l'intensité sonore I perçue par une personne se trouvant à 3 km du lieu du décollage.
3. Avoir relié le niveau d'intensité sonore L avec l'intensité sonore du son I.
4. Avoir déterminé graphiquement le niveau d'intensité sonore L produit par le décollage de Saturn V à 3 km en décibel (dB).
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Groupe 2
Une dizaine de milliers de moustiques

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Doc. 6
Le moustique-tigre

Placeholder pour moustiquemoustique
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Une femelle moustique appartenant à l'espèce Aedes albopictus, plus connue sous le nom de moustique-tigre.

Qui n'a jamais soupiré en percevant le bruit si caractéristique du moustique s'approcher de soi ? Impossible à surprendre en pleine journée lorsque le bruit ambiant le couvre, il s'avère nettement moins discret lorsque l'on s'apprête à s'endormir.

Ce bruit si désagréable possède un niveau d'intensité sonore L égal à 35 dB lorsqu'il se trouve à un mètre de soi.
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Indicateurs de réussite
1. Avoir identifié la grandeur physique à déterminer.
2. Avoir exprimé l'intensité sonore totale I_{t} en fonction du nombre de moustiques n et de l'intensité sonore I produite par un moustique.
3. Avoir déterminé le niveau d'intensité sonore L produit par une dizaine de milliers de moustiques, en décibel (dB), à l'aide du doc. 4.
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Question

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Après avoir écouté la communication faite par les deux groupes, répondre à la problématique.
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