Voici le corrigé du TP sur l’intensité sonore : résultats types mesurés à l’aide d’un sonomètre, courbe L = f(lg d), réponses détaillées et compte rendu modèle. Tes valeurs peuvent différer selon la salle et l’enceinte.
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Résultats types du corrigé TP sur l’intensité sonore
Bruit de fond mesuré : 38 dB, soit plus de 25 dB sous le niveau mesuré le plus faible (66,1 dB) : son effet est négligeable.
| d (m) | L mesuré (dB) | lg d | I (W/m2) | I × d2 (W) |
|---|---|---|---|---|
| 0,50 | 84,0 | −0,301 | 2,5 × 10−4 | 6,3 × 10−5 |
| 1,00 | 78,1 | 0,000 | 6,5 × 10−5 | 6,5 × 10−5 |
| 1,50 | 74,3 | 0,176 | 2,7 × 10−5 | 6,1 × 10−5 |
| 2,00 | 72,2 | 0,301 | 1,7 × 10−5 | 6,6 × 10−5 |
| 3,00 | 68,3 | 0,477 | 6,8 × 10−6 | 6,1 × 10−5 |
| 4,00 | 66,1 | 0,602 | 4,1 × 10−6 | 6,5 × 10−5 |
Réponses aux questions
- Le bruit de fond vaut environ 38 dB, très inférieur à 66 dB (le plus faible niveau mesuré) : la somme des intensités est dominée par l’enceinte. Si le bruit de fond était proche des niveaux mesurés, il fausserait L et donc I.
- L diminue quand d augmente. Entre 1,00 m et 2,00 m : 78,1 − 72,2 = 5,9 dB ; entre 2,00 m et 4,00 m : 72,2 − 66,1 = 6,1 dB. On retrouve environ −6 dB par doublement de la distance.
- Voir le tableau. Exemple à 2,00 m : I = 10−12 × 107,22 = 1,7 × 10−5 W/m2 ; I × d2 = 1,7 × 10−5 × 4,00 = 6,6 × 10−5 W.
- Les produits I × d2 valent entre 6,1 × 10−5 et 6,6 × 10−5 W : ils sont constants à environ 4 % près autour de 6,3 × 10−5 W. L’intensité est donc inversement proportionnelle au carré de la distance, comme pour une source ponctuelle.
- La courbe est une droite décroissante. Son coefficient directeur vaut environ −19,9 dB par unité de lg d, très proche de la valeur théorique −20 dB par décade (écart relatif de 0,5 %). Ordonnée à l’origine : 78,0 dB, niveau à 1,00 m.
- P = 4π × 6,3 × 10−5 = 8,0 × 10−4 W (environ 0,8 mW), valeur plausible pour une petite enceinte.
- À grande distance, L est plus faible donc plus proche du bruit de fond, et les réflexions sur le sol et les murs s’ajoutent. Autres écarts : la source n’est pas exactement ponctuelle ni isotrope (l’enceinte rayonne surtout vers l’avant), et le microphone du sonomètre n’est précis qu’à environ 1 dB.
Conclusion et compte rendu modèle
Nous avons mesuré le niveau sonore L émis par une enceinte à six distances comprises entre 0,50 m et 4,00 m, après avoir vérifié que le bruit de fond (38 dB) était négligeable. Le niveau décroît de 5,9 dB puis 6,1 dB à chaque doublement de la distance, ce qui correspond à une intensité divisée par 4. Les intensités calculées avec I = I0 × 10L/10 vérifient I × d2 ≈ 6,3 × 10−5 W, constant à environ 4 % près : l’intensité est inversement proportionnelle au carré de la distance. En traçant L en fonction de lg d, nous avons obtenu une droite de coefficient directeur −19,9 dB par unité de lg d, en accord avec la valeur attendue −20. Cela valide le modèle d’une source ponctuelle rayonnant de façon isotrope en champ libre. Nous en déduisons la puissance sonore de l’enceinte : P ≈ 8,0 × 10−4 W. Les écarts restants sont dus à l’incertitude du sonomètre (environ 1 dB), aux réflexions de la salle et à la directivité de l’enceinte.
Erreurs fréquentes en TP
- Oublier de mesurer le bruit de fond avant de commencer.
- Déplacer ou réorienter le sonomètre entre deux mesures, ou modifier le volume en cours de TP.
- Mesurer la distance depuis le bord de l’enceinte au lieu du haut-parleur.
- Calculer I avec L au lieu de I0 × 10L/10, ou oublier d’utiliser I0 = 1,0 × 10−12 W/m2.
- Additionner des niveaux en dB au lieu des intensités lorsque deux sources fonctionnent.
- Dépasser les 85 dB sans protection auditive.