Travaux pratiques de sciences physisques 7, Exercices de Physique appliquée
Eleonore_sa
Eleonore_sa28 April 2014

Travaux pratiques de sciences physisques 7, Exercices de Physique appliquée

PDF (304.9 KB)
4 pages
153Numéro de visites
Description
Travaux pratiques de sciences physisques sur la question de l'attention à vos oreilles.. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: Le son émis par une flûte à bec, Analyse de la note la4 d’une flûte à bec, Compara...
20points
Points de téléchargement necessaire pour télécharger
ce document
Télécharger le document
Aperçu3 pages / 4
Ceci c'est un aperçu avant impression
Chercher dans l'extrait du document
Ceci c'est un aperçu avant impression
Chercher dans l'extrait du document
Aperçu avant impression terminé
Chercher dans l'extrait du document
Ceci c'est un aperçu avant impression
Chercher dans l'extrait du document
Ceci c'est un aperçu avant impression
Chercher dans l'extrait du document
Aperçu avant impression terminé
Chercher dans l'extrait du document
EXERCICE III Attention à vos oreilles 4 points

EXERCICE III. ATTENTION À VOS OREILLES (4 points)

Métropole 09/2009

L'objectif de l'exercice est de comparer le comportement acoustique des bouchons en mousse et des bouchons moulés, lorsque l'auditeur qui les porte écoute le son émis par une flûte à bec. 1. Le son émis par une flûte à bec Une flûte à bec est constituée d’un tuyau et d'un bec dans lequel on souffle. L’air ainsi mis en mouvement est alors dirigé contre un biseau. Une partie de l'air est récupérée par le tuyau, l'autre est rejetée vers l'extérieur.

Figure 7 : vue de dessus d’une flûte à bec et coupe transversale de son embouchure

1.1. Dans la flûte à bec, quel est le rôle du biseau ?

Le musicien, en soufflant dans son instrument peut jouer différentes notes en bouchant ou débouchant des trous répartis le long du tuyau. La longueur de la colonne d'air excitée est ainsi modifiée. 1.2. Comment nomme-t-on les états vibratoires correspondant aux différentes excitations de la colonne d'air dans le tuyau, la longueur de la colonne étant fixée ? 1.3. Quelle grandeur physique caractéristique de l'onde sonore émise est déterminée par la longueur de la colonne d'air excitée ?

d’après un site Internet

Nos oreilles sont fragiles. Une trop grande intensité sonore peut les endommager de façon irréversible. Pour prévenir ce risque, il existe des protections auditives de natures différentes selon leur type d’utilisation. On peut distinguer, par exemple, deux catégories de bouchons d'oreilles :

- les bouchons en mousse (ou les boules en cire), à usage domestique. Ce sont largement les plus courants. Ils sont généralement jetables, de faible coût et permettent de s'isoler du bruit. Ils restituent un son sourd et fortement atténué. - les bouchons moulés en silicone, utilisés par les musiciens. Ils sont fabriqués sur mesure et nécessitent la prise d'empreinte du conduit auditif. Ils sont lavables à l'eau et se conservent plusieurs années. Ils conservent la qualité du son. Leur prix est relativement élevé.

2. Analyse de la note la4 d’une flûte à bec Le musicien joue la note la4.À l'aide d'un système d'acquisition, on enregistre le son émis par la flûte. On obtient l'enregistrement du signal électrique correspondant (figure 8).

2.1. En utilisant la figure 8, on a déterminé la fréquence du son émis : f = 8,8 10 2 Hz. Expliquer la démarche suivie pour obtenir cette valeur avec la plus grande précision possible. 2.2. Cette fréquence étant celle du mode fondamental, quelles sont les fréquences des harmoniques de rangs 2 et 3 ?

U (V)

t(ms)2 4 6 8 10

-1

0,5

1

0

0

-0,5

Figure 8

3. Comparaison de la qualité acoustique d'un bouchon en mousse et d'un bouchon moulé en silicone à partir d’un document publicitaire On s'intéresse ici à la qualité du son perçu par un auditeur muni de protections auditives. On donne l’expression du niveau sonore L (exprimé en décibels acoustiques dBA) associé à une onde

sonore d’intensité I : L = 10 log 0

Ι

Ι

où I0 représente l’intensité sonore de référence égale à 1,0 10 – 12 W.m – 2. Sur un document publicitaire, un fabricant fournit les courbes d'atténuation correspondant aux deux types de bouchons (figure 9). On représente ainsi la diminution du niveau sonore due au bouchon en fonction de la fréquence de l'onde qui le traverse. On remarquera que plus l’atténuation est grande plus l’intensité sonore est faible.

atténuation (dBA)

fréquence

(Hz)

Courbes d'atténuation

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

125 250 500 1000 2000 4000 8000

bouchon moulé

bouchon en mousse

0

Figure 9

3.1. Une pratique musicale régulière d'instruments tels que la batterie ou la guitare électrique nécessite une atténuation du niveau sonore. Cependant, cette atténuation ne doit pas être trop importante afin que le musicien entende suffisamment ; elle ne doit donc pas dépasser 25 dBA. Indiquer pour chaque bouchon si le critère précédent a été respecté. 3.2. En utilisant la courbe d’atténuation (figure 9), indiquer si un bouchon en mousse atténue davantage les sons aigus ou les sons graves. Commenter la phrase du texte introductif : "Ils (les bouchons en mousse) restituent un son sourd".

4. Comparaison de la qualité acoustique d'un bouchon en mousse et d'un bouchon moulé en silicone à partir d’une expérience Un dispositif adapté permet d'enregistrer le son émis par la flûte et ceux restitués par les deux types de bouchons lorsqu’un musicien joue la note la4. Les spectres en fréquence de ces sons sont représentés figure 10, figure 11 et figure 12. 4.1. En justifiant, indiquer si le port de bouchon en mousse modifie :

- la hauteur du son ? - le timbre du son ?

Même question pour le bouchon moulé en silicone. 4.2. Commenter la phrase du texte introductif : "Ils (les bouchons moulés) conservent la qualité du son".

5.Une exposition prolongée à 85 dBA est nocive pour l'oreille humaine. Durant un concert de rock, un

batteur est soumis en moyenne à une intensité sonore I = 1,0 10 – 2 W.m – 2. 5.1. Calculer le niveau sonore auquel correspond l'intensité sonore I. 5.2. Le batteur est porteur de bouchons moulés en silicone correspondant au document publicitaire. En vous aidant de la figure 9, préciser si ses facultés auditives peuvent être altérées au cours du concert ?

amplitude relative

0,8

0,6

0,2

0,4

0

0 1 2 3 4 5 f (kHz)

Figure 10 : spectre du la4 émis par la flûte

amplitude relative

0,8

0,6

0,2

0,4

0

0 1 2 3 4 5 f (kHz)

Figure 11 : spectre du la4 restitué après passage par un bouchon en mousse

amplitude relative

0,8

0,6

0,2

0,4

0

0 1 2 3 4 5 f (kHz)

Figure 12 : spectre du la4 restitué après passage par un bouchon moulé en silicone

commentaires (0)
Aucun commentaire n'a été pas fait
Écrire ton premier commentaire
Ceci c'est un aperçu avant impression
Chercher dans l'extrait du document
Docsity n'est pas optimisée pour le navigateur que vous utilisez. Passez à Google Chrome, Firefox, Internet Explorer ou Safari 9+! Téléchargez Google Chrome