Qu'est-ce que c'est ?
Atividades científicas sobre este tema
Avec FizziQ, les élèves peuvent mesurer le niveau sonore de leur environnement et étudier comment il varie avec la distance.
Étapes :
Ouvrir FizziQ et sélectionner l'instrument Niveau sonore (dB). Placer le smartphone à un endroit fixe dans la salle de classe.
Mesurer le niveau sonore dans différentes situations : silence, chuchotements, conversation normale, applaudissements. Enregistrer chaque valeur dans le cahier d'expérience.
Placer une source sonore (un autre smartphone émettant un son continu) et mesurer le niveau sonore à différentes distances : 0,5 m, 1 m, 2 m, 4 m.
Tracer la courbe du niveau sonore en fonction de la distance. Observer que le niveau diminue d'environ 6 dB quand on double la distance. Relier ce résultat à la loi en inverse du carré de la distance.
Atividades científicas sobre este tema
Plusieurs expériences facilement réalisables avec un smartphone, une tablette ou un ordinateur permettent de mesurer le niveau sonore et d'étudier ses propriétés.
1 : Chloé au concert - Relation entre niveau sonore et distance à la source : https://www.fizziq.org/team/chlo%C3%A9-au-concert
2 : Addition des ondes sonores - Quelle est l'augmentation du niveau sonore quand on additionne deux ondes de même intensité ? : https://www.fizziq.org/team/addition-des-ondes-sonores
3 : Bruit blanc - Quelles sont les fréquences qui composent un bruit blanc ? : https://www.fizziq.org/team/bruit-blanc
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Un peu d'histoire
L'unité décibel rend hommage à Alexander Graham Bell, inventeur du téléphone. Le bel, trop grand pour un usage pratique, a été remplacé par le décibel (dixième de bel). Cette échelle logarithmique a été adoptée par les ingénieurs des télécommunications dans les années 1920.
Ordres de grandeur
Le bruissement des feuilles correspond à environ 20 dB, un bureau calme à 40 dB, le trafic urbain à 80 dB, un marteau-piqueur à 100 dB, un concert rock à 110 dB. Le record de bruit produit par l'homme est celui du décollage de la fusée Saturn V : environ 204 dB.
Pondération A et santé auditive
Les mesures de bruit utilisent souvent la pondération A (dBA) qui tient compte de la sensibilité de l'oreille aux différentes fréquences. L'oreille est moins sensible aux sons graves et très aigus. La pondération A corrige les mesures pour refléter la perception réelle.
Expériences complémentaires
L'expérience Chloé au concert étudie la variation du niveau sonore avec la distance et ouvre une discussion sur les risques pour l'audition.
Formule
L = 10 × log₁₀(I / I₀)
Signification :
L : niveau sonore (dB)
I : intensité sonore mesurée (W/m²)
I₀ : intensité sonore de référence = 10⁻¹² W/m² (seuil d'audibilité)
log₁₀ : logarithme décimal
Règle pratique : quand on double l'intensité, le niveau sonore augmente de 3 dB.
Exemples d'application
- Un chuchotement correspond à environ 30 dB, une conversation à 60 dB, un concert à 100 dB
- La réglementation du travail impose des protections auditives au-delà de 85 dB
- Les applications de sonomètre sur smartphone permettent de vérifier le niveau sonore d'une pièce
- Le bruit d'un avion au décollage atteint 130 dB à proximité
- La législation limite le volume des écouteurs et casques pour protéger l'audition
FAQ
Q : Pourquoi utilise-t-on les décibels plutôt que les watts ?
R : L'oreille humaine perçoit les sons sur une plage d'intensité immense (10¹² W/m²). L'échelle logarithmique des décibels compresse cette plage en un intervalle pratique de 0 à 130 dB.
Q : Combien de décibels gagne-t-on en doublant la puissance sonore ?
R : Doubler la puissance sonore ajoute exactement 3 dB. C'est pour cela que deux haut-parleurs identiques jouant ensemble produisent un son de 3 dB de plus qu'un seul.
Q : À partir de quel niveau le son est-il dangereux ?
R : Une exposition prolongée au-delà de 85 dB peut endommager l'audition. Au-delà de 120 dB, la douleur apparaît. Un traumatisme sonore peut causer des dommages irréversibles.
Q : Le smartphone mesure-t-il les décibels avec précision ?
R : Les smartphones donnent une bonne estimation, suffisante pour des expériences pédagogiques. Cependant, leur microphone n'est pas calibré comme un sonomètre professionnel. Les valeurs peuvent varier de quelques dB.
Q : Quelle est la différence entre niveau sonore et intensité sonore ?
R : L'intensité sonore est la puissance transportée par unité de surface (W/m²). Le niveau sonore est la traduction en décibels de cette intensité sur une échelle logarithmique.