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Ondes sonores

Posté par
Solstyce
19-09-15 à 16:48

Bonjour !

Je doute pour la 1ère question de mon DM de physique. Voici l'exercice :

Le niveau sonore d'une guitare est d'environ L1 = 40 dB à 10 m de l'instrument.
1) Calculer l'intensité acoustique I1 correspondante.

Voici mon raisonnement :
Soit L1 = 10 * log(I1 / I0)
L1 = 10 * (log I1 - log I0)
L1 / 10= log I1 - log I0
L1 / 10 + log I0 = log I1
-8 = log I1

log I1 = 10^-8 W.m-²

Est-ce correct ?
Merci d'avance ! Je veux juste savoir si c'est le bon raisonnement, le reste je pourrais le faire seule !

Solstyce

Posté par
prbebo
Ondes sonores 20-09-15 à 15:54

Bonjour Solstyce,

bah, pour savoir si ton résultat est correct, il suffit de faire le calcul en sens inverse...

Un son d'intensité I = 10-8 W.m-2 a un niveau sonore L = 10.log(I/I0) avec I0 = 10-12 W.m-2. Soit I/I0 = 10000, donc log(I/I0) = 4 et avec le facteur 10 on retrouve L = 40 dB.
Donc... tu as bon !

Posté par
Solstyce
re : Ondes sonores 20-09-15 à 16:12

Awhi merci !

Désolée, j'ai un peu de mal avec la fonction log.

Bonne journée !

Posté par
prbebo
ondes sonores 20-09-15 à 18:13

"j'ai un peu de mal avec la fonction log. " : ça ne m'étonne pas, car même en terminale S (c'est peut-être ta classe en ce moment) elle n'est pas encore étudiée (vous devez en être encore aux suites numériques, ou aux limites de fonctions). Voici un site mathématique pertinent réunissant des cours, exercices et QCM sur tout le programme de TS : . Tu peux le consulter sans problème. La fonction étudiée en math cette année est le logarithme népérien (ln) alors que le décibel des physiciens est défini à partir du logarithme décimal (log), mais ce n'est pas grave car ils sont proportionnels : ton prof de math se fera un devoir d'expliquer que le ln (népérien) vaut environ 2,3 foi le log décimal. Ainsi, ln(10) = 2,3.

Bon courage pour la suite de tes études, et si tu as d'autres questions n'hésite pas à les mettre sur ce forum.

Posté par
Solstyce
re : Ondes sonores 22-09-15 à 17:56

Merci pour toutes ces infos ! Ce site a l'air bien complet, merci ! Pour l'instant, en math, on révise juste les suites.

Et justement j'ai une autre question :
5) Combien faudrait-il de guitares jouant en même temps pour atteindre le même niveau d'intensité sonore qu'une trompette (L3 = 48 dB) à une distance de 25 m de la source ?

Il me semble que les L ne s'additionnent pas, il faut donc répondre que c'est impossible ?

Posté par
prbebo
ondes sonores 22-09-15 à 18:51

En effet, les niveaux en dB ne s'additionnent pas, mais de là à dire que c'est impossible... deux guitares font plus de bruit qu'une seule, et trois encore plus. Donc nécessairement, en réunissant n guitares jouant ensemble, on doit arriver au niveau sonore de la trompette.

Voici comment il faut procéder dans cet exercice qui est un grand classique dans ce chapitre de TS : tu dois transformer les dB en intensités sonores, car ce sont elles qui s'additionnent.

La trompette (placée à 25 m) a un niveau sonore L3 = 48 dB, ce qui correspond à une intensité sonore I3 telle que 10log(I3/I0) = 48. En inversant cette relation on arrive facilement à I3 = I0.104,8 soit 6,31.10-8 Wm-2 avec la référence I0 = 10-12 Wm-2.
Chaque guitare émet (à 10 m) une intensité de 10-8 Wm-2 (tu l'as calculée plus haut). Le nombre de guitares nécessaires est donc n = 6,31.10-8 Wm-2/10-8 Wm-2 soit 6,3. Comme on imagine mal qu'un musicien même doué puisse jouer sur un tiers de guitare, on arrive à n = 7.

Si tu as des questions n'hésite pas.

Posté par
Solstyce
re : Ondes sonores 23-09-15 à 16:09

Merci, j'ai tout compris et parvenu à le refaire !!

Et justement j'ai un doute pour l'exercice 2 maintenant, c'est :

Pierre est assis dans une bouée, et il crée avec son pied, à la surface de l'eau, une onde considérée comme périodique pour la durée de l'étuve.
Cette onde a une fréquence de 2,0 Hz et une amplitude de 1,8 cm. Elle se propage à la surface de l'eau avec une vitesse de propagation de 3,2 m/s.
Sur l'eau flotte un petit ballon, situé à la distance x du pied de Pierre.
On considère que ce petit ballon ne peut se déplacer que verticalement.
Ce déplacement est repéré par la coordonné verticale z(t) et il est décrit par l'équation :
z(t) = A . cos((2/T0) . t + Phi)

1) Que représente A, T0 et phi pour l'onde progressive sinusoïdale qui se proage à la surface de l'eau ? Quelle est la valeur de T0 ?

Et j'hésite pour A. Cette formule ressemble trait à trait à celle de la tension d'une onde sinusoïdale, sauf le A qui n'est pas le Umax en V. Je n'arrive pas à comprendre quelle est la bonne formule (mais je pense que le A à un rapport avec l'amplitude).

J'espère m'être bien expliquée !

Merci d'avance,
Solstyce

Posté par
prbebo
ondes sonores 23-09-15 à 19:10

C'est un autre exercice, sans rapport avec celui sur les décibels. Tu aurais donc dû le poser à part, dans un nouveau topic. Je vais tout de même te répondre, mais ne soit pas étonné(e) si le modérateur du forum envoie ton énoncé ailleurs.

A est l'amplitude du mouvement oscillatoire du ballon. Comme le cosinus de ta relation varie entre -1 et +1, la coordonnée verticale z du ballon varie entre -A et +A. Tu as raison de faire le parallèle avec le signal sinusoïdal observé sur un oscilloscope, mais il y a un problème : i le ballon se trouve très près du pied (x petit, alors A vaut environ 1,8 cm. Mais si on s'éloigne de la source de la perturbation (ici, le pied), alors A doit diminuer. Comme on ne donne pas la valeur de x, on ne peut pas calculer A.

T0 est la période de la perturbation. Comme celle-ci a une fréquence F de 2 Hz, la période est T = 1/F = 0,5 secondes.

Phi est le déphasage entre la vibration qui arrive sur le ballon et celle issue du pied. Ce déphasage correspond à un retard dû à la distance parcourue x (pied-ballon) avec une vitesse de propagation v donnée. Il s'exprime par = - 2x/vT0. Le produit vT0 est une distance appelée "longueur d'onde" (c'est la distance notée qui sépare deux crêtes successives). Dans ton exercice on peut la calculer : = 1,6 m (ça me paraît élevé, mais ta vitesse de propagation - 3,2 m.s-1 - l'est aussi. Vérifie tes données numériques).

Voici une animation expliquant l'influence de x sur le déphasage (clique sur la maison) :. Note que l'auteur précise bien que l'atténuation de A avec x n'est pas prise en compte.



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