Enseignement scientifique 1re

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Thème 1 : Une longue histoire de la matière
Ch. 1
Les éléments chimiques
Ch. 2
Des édifices ordonnés : les cristaux
Ch. 3
Une structure complexe : la cellule
Thème 2 : Le Soleil, notre source d'énergie
Ch. 4
Le rayonnement solaire
Ch. 5
Le bilan radiatif terrestre
Ch. 6
Énergie solaire et photosynthèse
Ch. 7
Le bilan thermique du corps humain
Thème 3 : 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
Thème 4 : Son et musique, porteurs d'information
Ch. 12
Musique et nombres
Ch. 13
Le son, une information à coder
Ch. 14
Entendre la musique
Projet Experimental et Numérique
Livret Maths
Annexes
Chapitre 11
Activité 4 - en groupe

Les niveaux d'intensité sonore

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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, laquelle de ces situations est la plus bruyante ?
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Ce que j'ai déjà vu

  • La propagation des ondes sonores
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Groupe 1
Le décollage de Saturn V à 3 km

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Doc. 1
La puissance sonore de Saturn V

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.
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Doc. 2
Apollo 4 et le lanceur Saturn V

Placeholder pour Apollo 4 et le lanceur Saturn VApollo 4 et le lanceur Saturn V
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Doc. 3
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=\dfrac{P}{S}
Pour rappel, la surface d'une sphère est proportionnelle au carré de son rayon par la relation : S=4 \pi \cdot r^{2}
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Doc. 4
Niveau d'intensité sonore

Pour comparer les intensités sonores des bruits qui nous entourent, les acousticiens peuvent utiliser le niveau d'intensité sonore, noté L, et égal à : L=10 \log \left(\dfrac{I}{I_{0}}\right)
Cette relation fait apparaître une intensité sonore de référence, notée I_{0}, égale à 10‑12 W·m‑2.
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Groupe 2
Une dizaine de milliers de moustiques

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Doc. 5
Le moustique-tigre

Placeholder pour Le moustique-tigreLe moustique-tigre
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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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Doc. 6
Niveau d'intensité sonore

Pour comparer les intensités sonores des bruits qui nous entourent, les acousticiens peuvent utiliser le niveau d'intensité sonore, noté L, et égal à :
L=10 \log \left(\dfrac{I}{I_{0}}\right)
Cette relation fait apparaître une intensité sonore de référence, notée I_{0} égale à 10‑12 W·m‑2. Réciproquement, on peut exprimer I en fonction de L :
I=I_{0} \cdot 10^{\frac{\mathrm{L}}{10}}
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Doc. 7
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_{\text{t}} perçue est égale à la somme des n intensités sonores I_{\text{n}} perçues séparément :
I_{\text{t}}=I_{1}+I_{2}+I_{3}+\ldots+I_{\text{n}}
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Doc. 8
Influence de l'augmentation de l'intensité sonore sur le niveau d'intensité sonore

L'augmentation du niveau d'intensité sonore n'est pas proportionnelle à l'augmentation de l'intensité sonore. En effet, si l'on double l'intensité sonore, le niveau sonore n'augmente que de 3 dB et si on multiplie l'intensité sonore par 10, le niveau sonore augmente de 10 dB. Le tableau suivant présente l'augmentation, en décibels (dB), du niveau sonore lorsque l'on multiplie par un facteur n l'intensité sonore :

Coefficient multiplicateur n25102050100200500
Augmentation du niveau d'intensité sonore3,0 dB7,0 dB10,0 dB13,0 dB17,0 dB20,0 dB23,0 dB27,0 dB
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Instant Maths

Retrouvez des rappels de cours et des exercices d'application sur le logarithme décimal et sa réciproque et sur la manipulation d'équations .
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