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Notions de base en acoustique

Notions de base en acoustique

 

acoustique echelle son image FotoliaL'échelle des niveaux sonores en quelques exemples de la vie quotidienne

0 dB (A) : bruit le plus faible que l'oreille humaine peut percevoir
10 dB (A) : vent dans les arbres
20/25 dB (A) : conversation à voix basse, chambre calme
30/40 dB (A) : bruit de fond (bureau tranquille, appartement calme)
50/60 dB (A) : grands magasins
80/90 dB (A) : rue bruyante, intérieur de métro ==> seuil de danger acoustique
100 /115 dB (A) : batterie, concert et discothèque
120 dB (A) : marteau piqueur ==> seuil de la douleur
130 dB (A) : avion au décollage

 

* Source : CIDB – www.cidb.fr

 

Du son au bruit

Le son est une sensation auditive issue de la stimulation des éléments sensoriels de l'oreille interne (cellules ciliés), causée par une onde acoustique qui se propage dans un milieu (air, eau...).


L'onde acoustique résulte d'une vibration de l'air due à une suite de pressions et de dépressions.

 

Le bruit : un son indésirable

Le confort acoustique est une notion subjective qui dépend de la perception de chaque individu. Le même son pourra être perçu comme une nuisance sonore et devenir un bruit, selon :

 

  • La durée d'exposition à ce bruit
  • Le moment auquel il est perçu (pensez au klaxon qui vous réveille la nuit et au même klaxon le jour)
  • Le niveau de bruit ambiant : c'est l'effet bibliothèque (un stylo qui tombe dans un espace silencieux – salle d'examen – est plus perturbant que s'il tombe dans une salle de réunion)
  • Les souvenirs associés au son (danger...)

 

L'effet « cocktail » : les niveaux sonores augmentent de manière incontrôlée car les gens parlent de plus en plus fort pour se faire entendre jusqu'à ce que tout le monde se mette à crier.

 

L'appareil auditif humain

Il est divisé en 3 parties :

 

  • L'oreille externe est composée du pavillon qui collecte les ondes sonores, du conduit auditif qui est fermé par le tympan, une membrane qui vibre comme la peau d'un tambour.
  • L'oreille moyenne est une cavité remplie d'air qui comprend 3 petits os (les osselets : le marteau, l'enclume, l'étrier) transmettant la vibration depuis le tympan jusqu'à l'oreille interne.
  • L'oreille interne est remplie de liquide. C'est elle qui transforme les vibrations en influx nerveux qui se propage jusqu'au cerveau via le nerf auditif.

 

La vitesse de déplacement du son


- Dans l'air : la vitesse du son est de 341 mètres par seconde (1 228 km/h).
- Dans l'eau de mer : 1 435 mètres par seconde (5 166 km/h).
- Dans l'acier : 5 000 mètres par seconde (18 000 km/h).

 

Il existe 2 paramètres de description "(très) simplifiée" d'un son : le niveau (DB) et la fréquence (Hz).

 

Le  niveau sonore

La pression s'exprime en pascal. L'oreille humaine perçoit des sons à partir de 20 micro pascals (seuil d'audibilité) et jusqu'à 20 pascals (seuil de la douleur). Cette unité est peu pratique, c'est pourquoi les acousticiens ont défini une nouvelle unité : le décibel (dB). Couramment, un être humain se rend compte d'un changement de niveau sonore si la variation est de l'ordre de 3dB (A).

 

La pondération A : le dB (A)

Le niveau sonore exprimé en décibel (dB) n'est pas suffisamment représentatif de la sensibilité auditive humaine car l'oreille n'entend pas de la même façon toutes les fréquences : elle est peu sensible aux fréquences très basses ou très élevées.


Le niveau sonore doit donc être adapté pour correspondre plus précisément aux sensations de l'oreille humaine. On utilise un coefficient de pondération dépendant de la fréquence du son émis, afin de « pénaliser » les graves et les aigus par rapport aux médiums.


Le décibel (A) (pondération de type A) est l'expression de la mesure sonore, il est fixé selon une échelle logarithmique qui, entre un son juste audible 0 dB(A) et un son douloureux, permet un découpage en 120 unités.

 

2 trompettes jouant en même temps ne font pas 2 fois le son d'une trompette (80 dB)

L'addition des sons n'est pas arithmétique : 80 dB + 80 dB = 83 dB et non (80*2 = 160 dB). Pour des sons voisins, il faut calculer la différence en dB et ajouter une valeur selon les règles suivantes :

 

Différence entre les 2 niveaux  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Valeur à ajouter au niveau le plus élevé 3 2,6 2,1 1,5 1,2 1 0,8 0,6 0,5 0,4

 

On peut dire que le doublement d'une source sonore correspond à une augmentation de 3 dB (A) et qu'une variation de 10 dB (A) correspond à sa multiplication par 10.

 

La fréquence (la hauteur du son)

1 Hertz correspond à une vibration par seconde ; 2 hertz, 2 vibrations par seconde...


L'oreille humaine permet la perception des sons dont la fréquence se situe entre 20 et 20 000 Hz.
La parole et la musique, très bien perçues par l'oreille humaine, ont des fréquences entre 200 à 2 000 Hz.

 

Les sons graves : 20 - 300 Hz
Les sons médiums : 300 - 1 000 Hz
Les sons aigus : 1 000 - 16 000 Hz


En dessous de 20 Hz, on parle d'infrasons. Ils sont perçus par certains animaux comme les éléphants.
Au-dessus de 20 000 Hz ce sont les ultrasons qui sont perçus par les chauves-souris, les dauphins ou les chiens.

 

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