L’intensité acoustique, qui mesure la puissance sonore par unité de surface, décroît avec le carré de la distance à une source ponctuelle. Cette loi d’atténuation géométrique explique pourquoi un son devient rapidement plus faible quand on s’éloigne de sa source.
Observer expérimentalement l’intensité acoustique en fonction de la distance
Avec l’application FizziQ, il est possible de vérifier expérimentalement la loi de décroissance en 1/r².
Étapes :
- Ouvrir FizziQ et sélectionner l’instrument “Sonomètre”
- Utiliser une source sonore stable (enceinte avec un son continu, diapason électronique)
- Mesurer le niveau sonore à différentes distances : 1 m, 2 m, 4 m, 8 m
- Reporter les valeurs sur un graphique (niveau en dB vs distance)
- Vérifier que le niveau diminue d’environ 6 dB quand la distance double
- Discuter des écarts : réflexions, absorption, source non ponctuelle
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Origine physique :
Une source sonore ponctuelle émet des ondes sphériques. L’énergie émise se répartit sur une surface de sphère de rayon r. Comme la surface d’une sphère est 4πr², l’intensité (énergie par unité de surface) est proportionnelle à 1/r².
Atténuation en décibels :
La loi en 1/r² se traduit par une règle simple en décibels :
- Distance × 2 → -6 dB
- Distance × 10 → -20 dB
Limites du modèle :
Cette loi suppose :
- Une source ponctuelle (pas une autoroute ou un mur de haut-parleurs)
- Un milieu homogène sans obstacles
- Pas de réflexions (champ libre)
En intérieur, les réflexions sur les murs créent un champ réverbéré qui atténue moins avec la distance.
Autres facteurs d’atténuation :
En plus de la divergence géométrique :
- Absorption atmosphérique (surtout hautes fréquences)
- Absorption par le sol et la végétation
- Effets météorologiques (vent, gradients de température)
Formule
Intensité en fonction de la distance :
I(r) = P / (4πr²)
Niveau sonore en fonction de la distance :
L(r) = L(r₀) - 20 × log₁₀(r/r₀)
où :
- I : intensité acoustique (W/m²)
- P : puissance de la source (W)
- r : distance à la source (m)
- L : niveau sonore (dB)
- r₀ : distance de référence
Exemples d’application
- Une conversation à 1 m (60 dB) sera à 54 dB à 2 m et 48 dB à 4 m
- Le bruit d’une route à 10 m (80 dB) sera à 74 dB à 20 m et 60 dB à 100 m
- Les concerts utilisent des systèmes de retard pour compenser l’atténuation
- Les murs anti-bruit sont placés près des sources pour maximiser leur efficacité
FAQ
Q : Pourquoi la règle des 6 dB ne marche pas toujours en intérieur ? R : Dans une pièce, les réflexions créent un champ sonore diffus qui s’ajoute au son direct. L’atténuation est moindre et dépend de la réverbération.
Q : Une source linéaire (route, voie ferrée) suit-elle la même loi ? R : Non, pour une source linéaire infinie, l’atténuation est en 1/r (pas 1/r²), soit -3 dB par doublement de distance.
Q : À quelle distance un cri n’est-il plus audible ? R : Un cri (100 dB à 1 m) atteint le seuil d’audition (0 dB) vers 100 km en théorie, mais l’absorption atmosphérique et les obstacles limitent la portée réelle à quelques centaines de mètres.
Q : FizziQ peut-il mesurer l’intensité acoustique ? R : FizziQ mesure le niveau de pression acoustique (dB SPL). L’intensité peut être calculée si on connaît l’impédance acoustique du milieu.
Concepts liés
Intensité sonore - Niveau sonore - Décibel - Propagation du son - Atténuation - Pollution sonore