Thème Habitat Chap. VIII : Le confort acoustique I. Production et propagation d'un son A. Production Le son est une onde acoustique (ou sonore). Il est produit par des corps en vibration. Les vibrations provoquent alors une perturbation de la pression du milieu . Exemple : la vibration des branches d’un diapason provoque alternativement compression et dilatation des tranches d’air à proximité de ces branches

C. Caractéristiques d'un son B. Propagation Ce mouvement vibratoire se propage de proche en proche aux couches suivantes. Une onde sonore a besoin d'un milieu matériel pour se propager : elle ne se propage pas dans le vide. C. Caractéristiques d'un son 1) La pression acoustique Lorsqu'il n'y a pas de son, la pression est égale à po, la pression atmosphérique : po= 105 Pa ( Pascal). Au passage d'une onde sonore cette pression peut augmenter (surpression) ou diminuer (dépression). La variation de pression Δp = p – po s'appelle la pression acoustique. La pression acoustique est en général une fonction périodique du temps.

2) La période temporelle : T C'est la plus petite durée au bout de laquelle la pression acoustique se répète identique à elle même. Elle s'exprime en s. On lui associe une fréquence. 3) La fréquence : f f= 1 T Lorsqu'on modifie la fréquence d'un son, on modifie sa "hauteur". f : fréquence en hertz (Hz) T : période en seconde (s)

Remarque : Deux notes sont à l'octave si leurs fréquences sont doubles l'une de l'autre. f = 440Hz "la" du diapason f = 880 Hz "la" une octave plus haut.

4) L'amplitude 5) La célérité c : Lorsqu'on modifie l'amplitude d'un son, on modifie le volume, le niveau sonore du son 5) La célérité c : La vitesse de propagation ou célérité de l'onde acoustique ne dépend pas des caractéristiques de l'onde (fréquence, amplitude...) mais du milieu dans lequel elle se propage et de la température. Matériau Air Eau Béton Bois Acier Verre Polymères durs Célérité (m.s-1) à 20°C 340 1500 3100 1000 à 4000 5500 5300 2400

II.Caractéristiques liées à l'amplitude d'un son 6) La longueur d'onde : λ ou période spatiale C'est la distance parcourue par l'onde durant la période T. Sa valeur est donc liée au milieu de propagation. λ=c×T= c f λ : longueur d'onde en mètre (m) c : célérité de l'onde (m.s-1) T : période en seconde (s) f : fréquence en hertz (Hz) II.Caractéristiques liées à l'amplitude d'un son A. La puissance sonore : P c'est l’énergie sonore propagée en 1 seconde. P= E Δt P : puissance sonore en watt (W) E : énergie sonore en Joule (J) Δt : durée en seconde (s)

B. L'intensité sonore : I C'est la puissance sonore reçue par unité de surface. C'est l'intensité sonore qui traduit la force d'un son. I : Intensité sonore en Watt par mètre carré (W/m2) P : puissance sonore en watt (W) S : surface en mètre carré (m2) I= P S Remarque : Les limites de l'audition humaine : I < 1,0 x 10 -12 W/m2 , le son est trop faible pour être audible. I > 1,0 W/m2 , le son provoque une douleur dans l'oreille. I0= 1,0.10-12W/m2 correspond au seuil d'audition (ou seuil d’audibilité) théorique.

C. Le niveau sonore : L Il se mesure à l'aide d'un sonomètre et s'exprime en décibels (dB) L=10×log I I 0 L : niveau sonore en décibels (dB) I : Intensité sonore en Watt par mètre carré (W/m2) I0 : seuil d'audition = 1,0 x 10-12 W/m2 Le seuil de douleur correspond a un niveau d'intensité sonore égal à 120 dB Le seuil d'audition théorique correspond à un niveau d'intensité sonore égal à 0 dB.

Attention : les niveau sonores ne s'additionnent pas !! (voir ex) chaque fois que la distance à la source sonore est multipliée par 2, le niveau sonore diminue de 6 dB

III. Sensibilité de l'oreille humaine L'oreille humaine est un récepteur acoustique très sensible. Sa perception d'un son dépend de la fréquence de l'onde acoustique et de son intensité sonore.

IV. Transmission, réflexion et absorption d'une onde sonore Les effets indésirables du bruit sont nombreux ; ils se traduisent sur l’organisme par une fatigue auditive (au-delà de 80 dB après une exposition de quelques heures), une douleur à l’oreille à partir de 120 dB, des effets cardiovasculaires. L’isolation acoustique est un moyen d’y remédier.

Lorsqu'une onde acoustique rencontre une paroi (changement de milieu de propagation), une partie de l'énergie transportée est réfléchie, une autre est absorbée par le matériau qui constitue la paroi et une dernière partie est transmise.

La conservation de l'énergie permet d’écrire : r + a + t = 1 Certains matériaux (mousse, moquette, polystyrène) absorbent les sons (a proche de 0,8) et diminuent les effets de la réflexion et de la transmission des ondes sonores. Ces coefficients dépendent en général de la fréquence acoustique et du matériau.