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L’intensité sonore

Par Yann le 15/03/2017 Ressources > Physique-Chimie > Terminale S > Ondes et phénomènes périodiques > L’intensité sonore
Table des matières

    Qu’est-ce que l’intensité sonore ?
    Cette grandeur permet de donner une indication sur la  » force  » d’un son:  plus l’intensité sonore est élevée et plus le son perçu est fort.
    L’intensité sonore se note avec la lettre I et s’exprime en watt par mètre carré ( W.m-2)
    Cette unité indique qu’elle correspond à un  » débit  » d’énergie par unité de surface.

    Les intensités sonores maximale et minimale
    L’oreille humaine peut en moyenne percevoir des sons ayant une intensité sonore supérieure à 10-12 W.m-2.  Cette intensité sonore minimale est noté I0 et appelée seuil d’audibilité.
    Par ailleurs un son dont l’intensité sonore est très forte peut provoquer une douleur ainsi qu’une perte d’audition partielle ou totale: on estime en général que le seuil de douleur corresond à une valeur d’environ 10 W.m-2.

    Intensité sonore totale de plusieurs ondes
    Si plusieurs sources émettent des ondes sonores alors l’intensité sonore qui en résulte correspond à la somme des intensité sonores de toutes les sources.
    Par exemple si trois sources sonores émettent des ondes d’intensité I1, I2 et I3 en un point donnée de l’espace alors une mesure indiquerait que l’intensité sonore en ce point vaut I = I1 + I2 + I3 .

    Le niveau d’intensité sonore
    L’intensité sonore perceptible prend des valeurs sur un intervalle extrêmement large qui va de 10-12  W.m-2 jusqu’à 10 W.m-2 soit un facteur de 1013 ( 10 000 milliards ! ) entre la limite inférieure et la limite supérieure. Afin d’utiliser une échelle de grandeur plus simple et plus significative on définit le niveau d’intensité sonore.
    Cette grandeur se note L, s’exprime en décibel de symbol dB et se calcule à partir de la relation suivante:
    L = 10 x Log (  I  )        Avec L en Décibel ( dB )
                           I0                   I en W.m-2  
                                                 I0 = 10-12 W.m-2  
    Remarque
    Log correspond à la fonction logarithme décimale qui est définie à partir du logarithme népérien:
     Log ( x )  = Ln ( x )    
                       Ln (10)  

    Niveau d’instensité sonore correspondant au seuil d’audibilité et au seuil de douleur
    Le seuil d’audibilité correspond à l’intensité sonore I0  = 10-12 W.m-2 
    Donc L0 =  10 x Log (  Io  )    
                                        I0        
                   L0 = 10 x 0
                   L0 = 0 dB
    Le seuil de douleur correspond à l’intensité sonore I0  = 10 W.m-2 
    Donc L =  10 x Log (  I  )    
                                     I0    
                   L  =  10 x Log (   10  )    
                                             10-12        
                   L  =  10 x Log ( 10 x 1012 )    
                   L  =  10 x Log ( 1013 )    
                   L  =  10 x 13
                   L = 130 dB
    Le niveau d’insentité sonore d’un son perceptible ( sans risque ) par l’oreille humaine est donc compris entre 0 et 130 dB.

    Calculer l’intensité sonore à partir du niveau d’intensité
    On utilise la relation entre intensité sonore et niveau d’intensité sonore:
    L = 10 x Log (  I  )    
                            I0      
    Log (  I  )  =   L    
              I0        10
    On utilse alors une propriété de la fonction logarithme qui est d’avoir comme fonction réciproque la fonction puissance de 10, c’est à dire qui si y = Log ( x ) alors x = 10y .
    On en déduit donc:

      I  
     I0
    =Calcul de l'intensié sonore
      I=  I0 xCalcul de l'intensié sonore

     

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