Intensité sonore et niveau sonore en décibels

Terminale Technologique · Physique-Chimie Terminale Technologique

À retenir

• Définition du niveau sonore : L = 10 _10(I/I_0) avec I_0 = 10^-12\ W·m^-2. • Relation inverse : I = I_0 10^L/10. • Les décibels ne s'additionnent pas : on additionne les intensités I_tot = I_k. • Multiplier l'intensité par 2 ajoute +3\ dB ; la multiplier par 10 ajoute +10\ dB.

Le cours

1. Niveau d'intensité sonore et échelle logarithmique L'oreille humaine perçoit des intensités sonores s'échelonnant de 10^-12\ W·m^-2 (seuil d'audibilité) à environ 1 à 10\ W·m^-2 (seuil de douleur, 120 à 130\ dB), soit une dynamique colossale d'un facteur 10^12 à 10^13. Pour comprimer cette échelle immense, on utilise une grandeur logarithmique : le niveau d'intensité sonore L exprimé en décibels (dB) : L = 10 _10(I/I_0) • L est le niveau sonore en décibels (dB). • I est l'intensité sonore en watts par mètre carré (W·m^-2). • I_0 = 1,0 10^-12\ W·m^-2 est l'intensité sonore de référence correspondant au seuil d'audibilité moyenne à 1\ kHz. • La fonction réciproque permet de retrouver l'intensité : I = I_0 10^L/10. 2. Propriétés fondamentales de l'addition des sources sonores Les décibels ne s'additionnent jamais de manière arithmétique. Ce sont les intensités sonores I (grandeurs énergétiques) de sources incohérentes qui s'additionnent : I_tot = I_1 + I_2 + + I_k • Doublement de l'intensité : si deux sources identiques indépendantes de niveau L fonctionnent ensemble, l'intensité double (2I). Le niveau total devient : L_tot = 10 _10(2I/I_0) = 10 _10(I/I_0) + 10 _10(2) = L + 3,01\ dB L + 3\ dB • Deux machines émettant chacune 80\ dB génèrent ensemble un niveau global de 83\ dB (et non 160\ dB). • Dix machines identiques augmentent le niveau sonore de +10\ dB : L + 10_10(10) = L + 10\ dB. 3. Seuil de dangerosité en milieu professionnel Le Code du travail fixe des seuils pour l'exposition quotidienne moyenne sur 8 heures : à partir de 80\ dB(A), l'employeur doit informer les salariés et mettre des protections auditives à leur disposition ; à partir de 85\ dB(A), le port des protections est obligatoire ; 87\ dB(A), protections comprises, est la valeur limite à ne jamais dépasser. Une exposition prolongée au-delà de 80\ dB(A) peut provoquer des lésions irréversibles.

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