Fiche de révision : Intensité sonore et niveau sonore
En bref
Le son est une vibration mécanique caractérisée par sa fréquence (hauteur), son intensité (volume perçu) et son timbre (forme de l'onde). L'intensité sonore I (W/m²) est la puissance transportée par unité de surface. Le niveau sonore L (dB) se calcule par L = 10 log(I/I0) avec I0 = 1e-12 W/m². Les sons trop forts (L > 85 dB) ou trop longs endommagent l'oreille.
Points clés
- Un son est produit par une source qui vibre et se propage dans un milieu matériel.
- La fréquence f (en Hz) détermine la hauteur : plus f est élevée, plus le son est aigu.
- La période T = 1/f est la durée d'un cycle de vibration.
- L'intensité sonore I (W/m²) est liée à l'amplitude de la vibration : plus l'amplitude est grande, plus I est grand.
- Le niveau sonore L (dB) suit une échelle logarithmique : L = 10 log(I/I0).
- Le timbre permet de distinguer deux sons de même hauteur et intensité (ex: piano vs violon).
- Les risques auditifs apparaissent pour L > 85 dB ou une exposition prolongée.
Définitions & formules
Fréquence f
Nombre de vibrations par seconde, en hertz (Hz). f = 1/T
Période T
Durée d'une vibration complète, en secondes (s). T = 1/f
Intensité sonore I
Puissance sonore par unité de surface, en W/m².
Niveau sonore L
L = 10 log(I/I0) avec I0 = 1e-12 W/m² (seuil d'audibilité).
Hauteur
Caractéristique liée à la fréquence : son aigu (f élevée) ou grave (f basse).
Timbre
Ensemble des harmoniques qui donne la couleur du son.
Méthode flash
- 1Pour calculer L à partir de I : appliquer L = 10 log(I/I0).
- 2Pour calculer I à partir de L : I = I0 × 10^(L/10).
- 3Comparer deux niveaux : si L2 = L1 + 3 dB, alors I2 = 2×I1.
Exemple corrigé
Énoncé
Un son a une intensité I = 1e-6 W/m². Calcule son niveau sonore L.
Résolution
L = 10 log(1e-6 / 1e-12) = 10 log(1e6) = 10 × 6 = 60 dB.
Pièges à éviter
❌ Faux : Confondre intensité et niveau sonore : plus I est grand, plus L est grand, mais la relation n'est pas linéaire.
✅ Correct : L augmente de 3 dB quand I double.
❌ Faux : Croire que le niveau sonore s'additionne : deux sources de 60 dB ne donnent pas 120 dB mais 63 dB.
✅ Correct : Les intensités s'additionnent, pas les niveaux.
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