Exercices sur l'acoustique 2

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Niveau: Secondaire, Lycée
Bac Pro indus Exercices sur l'acoustique 1/6 EXERCICES SUR L'ACOUSTIQUE Exercice 1 Un fabricant de panneaux désirant augmenter sa production décide d'installer deux autres machines identiques à celle déjà existante. Quel est en décibels l'augmentation du niveau sonore lorsque les trois machines fonctionnent ensemble ? (D'après sujet de Bac Pro Productique Bois Session 1994) Exercice 2 On réalise le montage suivant : À l'aide d'un microphone sensible relié à un oscilloscope, on étudie un son créé par un synthétiseur. On obtient sur l'écran, la courbe périodique suivante. On donne le réglage de la base de temps : 0,2 ms/cm. 1) Déterminer la période et la fréquence du son émis. 2) Déterminer la longueur d'onde du son émis sachant que la célérité du son est c = 340 m/s. 3) Le même microphone reçoit maintenant un son de même intensité mais de fréquence deux fois plus grande. a) Le son obtenu est-il plus grave ou plus aigu que le premier ? b) Représenter sur la figure l'oscillogramme de la nouvelle onde sonore. (D'après sujet de Bac Pro Session 1998)

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Publié le : mardi 19 juin 2012
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EXERCICES SUR L’ACOUSTIQUE Exercice 1 Un fabricant de panneaux désirant augmenter sa production décide d’installer deux autres machines identiques à celle déjà existante. Quel est en décibels l’augmentation du niveau sonore lorsque les trois machines fonctionnent ensemble ? (D’après sujet de Bac Pro Productique Bois Session 1994)Exercice 2 On réalise le montage suivant :
À l'aide d'un microphone sensible relié à un oscilloscope, on étudie un son créé par un synthétiseur. On obtient sur l'écran, la courbe périodique suivante.
On donne le réglage de la base de temps : 0,2 ms/cm. 1) Déterminer la période et la fréquence du son émis. 2) Déterminer la longueur d'onde du son émis sachant que la célérité du son estc= 340 m/s. 3) Le même microphone reçoit maintenant un son de même intensité mais de fréquence deux fois plus grande. a) Leson obtenu est-il plus grave ou plus aigu que le premier ? b) Représentersur la figure l'oscillogramme de la nouvelle onde sonore. (D’après sujet de Bac Pro Session 1998)
Exercices sur l’acoustique1/6
http:// aths-scienes.frindusBac roExerci e3 Un hau -parleur esalimenté arune tension de fréqence 1 kH. Un mic ophone pet être déplcé dans l’xe du hautparleur. Ilransforme la vibratioémise par celi-ci en unignal électique qui prsente un rtard parapport au signal émi;xc représe tela distace HP-mico etcla clérité du sn dans l’ai. 1)Qu lleture de l’oest la nropage ?de qui se Qu lleest sa féquence ? 2)Un scillogrape permete visualiseles signau  émipar le HP et par le m cro. Qu représenteθ? Co mentfaire varierθ? 3)hase pour la premièrfoisLes deux signax sont en  pouun déplacmentxde 33,5 cm.  Déuire la lonueur d’one du signal et la céléri é du son. 4)Si lon déplace le micropone sur undistance de 3m,  cobien de fois les deuxibrations sront-elles nphase ? Exerci e4 A partid’un niveu d’intensité acoustiqe de 100B, les lésins atteignet l’oreillee façon plus ou moins défiitive. (Leeuil de tolrance étande 85 dB). 4 1)I = 5Un scieprod itune intesité sonor×à ne10 W/m²10 m. Calculerdistanc de en écibelsle iveauLd’intensité acustique co respondan . 2)dB.eau d’intesité acous ique de 10sonor corresponant à un niCal ulerl’inte sité 3)istancedu c rré de lal’in ersevarie ommeso oreL’i tensitéd entrela sou ce et le réc pteu: k I=d² -2  Caluler la dis ance à laqelle l’intenité sonorest I = 10W/m². 4)A nedistan eprotecti ntion d’un casque d, l’utilisde 5raît-ellevous p indispensable Ex liquerbriè ementpou quoi. (D’a rèssujet dac Proroductiquen 1995Bois Sessi)Exercice surl’acoust que2/6
http:// aths-scienes.frindusBac roExerci e5 Les nores de pro ection con re le bruitdmettent ue expositin maxima e de 40 heres à un ruit dniveau acustique LI 85dB. Si ce nieau augmnte, il faut réduire laurée maxiale d’expsition au buit en fonc ion du niveau. La coube ci-dessous donne ldurée maimale d’exosition t efonction univeau L. 1)diffuse uUn groupe rocnt le niveconcert de est 110u d’intensi é acoustiqB, dans la zne réservée au public. Déterminr la duréeaximale ’écoutede manière àespecter les ormesde rotection. 2)Au poste de travail d’u e unité de productio , un opér teur est s umis à univeau d’i tensitéaco stiqueLIpendant une duréet.  Das les deuxas suivant, les norms sont-ellerespectées ? a)LIh.= 90 dpendant 1 b)LIpendant h.= 105 d Ju tifiervotreréponse. 3)ise à unOn se propose de calculer l’énergiereçue par l’oreille lo sque celle ci est sou ru t de niveau d’intensité acoustiqueLIheures.= 85 dB pendant 4  Calule : a)’intensité coustiquecorrespon ante. -5 b)a puissan e acoustiuePe, équival nte à unereçue par l’oreil8urface S×10 ². c)par le récepte’énergie reçuer pendant cette durée. (Produc ique mécaique Sessin 1994’après su et deac ro)Exercice surl’acoust que3/6
http:// aths-scienes.frBac roindusExerci e6 Pour l'assemblagees différets élémentde bagage, une socié é utilise lerocédé de soudure par ultrsons. 1) a) Dns quelleone de fréuences sonsituées levibrations audibles ? ) À patir de quel e fréquenc, une onde fait-elle prtie des ultasons ? 2) Onisualise sul'écran d'n oscilloscope les vib ations ém ses par un diapason ecaptées par unicroMl1 ms paréglé urbalayag estfigure). e(v irer :cm. Trou a) La priode et la fréquenceu son émis. -1 b) Sa lngueur d'odeλn dans l'ailérité du sestque la csach ntcm.s .= 34 Visualisati n des vibratins aptées par Ml3) Onisualise aintenantl'oscilloscope les virations éises par le même dia ason et captées par deuxicrosMleM2s deux midiapason et l. Les l'ordreros sont al gnés. (Da diapason,Ml,M2à une des voies de l'scilloscop .(Voir figre.)). Chaquem cro est reli a) Leseux courbs observéesont-elles en phase oen opposi ion de phae ? b) Quelle est, dans ce cas, laistance miimaledux microssé arantles dMletM2? isualisatio desvibrati nscaptées a: 12(tériaux Soples SessiPro Prouctique Mn 1990de cD’aprè sujet)Exercice surl’acoust que4/6
http:// aths-scienes.frBac roindusExerci e7 La fig re donnée ci-dessous représentl'oscillog ammed'u e onde so ore émispar un diapason en vibrat on dans l'a r. 1) Déteminer la priode et la fréquenceu son émi. -1 2) Déteminer la lngueur d'ode du sonmis sachat que la cé érité du soest c= 30 m.s. 3) Unecond dia ason émeun son dmême inensité maide fréqu nce deuxois plus grande. a) Le sn obtenu et-il plus grve ou plus aigu que lpremier ? b) Représenter sur la figure l'scillogram ede l'one sonore éise par ceeuxième iapason.
(D’aprè sujetde ctériaux Soples SessiPro Prouctique Mn 1992)Exerci e8 Une orille moyene ne peut percevoirne onde s nusoïdaleue si sa priode estomprise -5 -2 entre5 10s et 710 s.1) Calcler la fréqence la pls basse et lfréquenc laplus hate perceptiles par l'o eille. 2) Calcler les logueurs d'odes corresondantes ansl'air ola célérité du son estc= 340 m/s 3) Danla zonee sensibilté maximale de l'orelle, au vosinage de 3 000 Hz, le seuil -16 d'audib litécorres ondà ue puissane sonoreP = 10loureuseet la sensation do a -4 apparaî lorsquela puissanceonore atteit la valeuP =10 W. d L'inten itésonore ,exprimée en dB, estonnée par la loi Web-Fechner uivantla rlation : P I=g10 l( og: logaritl,me décimP: puissnce sonore en watts). -16 10 Dans uatelier, l'itensité sooreIest de 100 dB. a) Calcler la puisance sonorePcorrespondante. b) Lesonditions etravail dns cet atelir sont-ellesatisfaisa tes? c) De cmbien doi -on réduirla puissanePrvenir à upour pe intensité sonoreIdB ?= 0 (Répar tionAutomobile Sessin 1993D’après sujet dBac Proonstructio et)Exerci e9 Exercice surl’acoust que5/6
http://maths-sciences.frBac Pro indus
On étudie le son émis par une machine en fonctionnement, la source sonore, de petites dimensions, sera supposée ponctuelle. 1) Le son émis a une fréquencef= 1000 Hz et une céléritéc= 340 m/s. Calculer : a)Sa périodeT. b).Sa pulsation c)Sa longueur d’ondeλ. 2)Calculer l’aireSde la surface sphérique à 1 m de la source sonore centrée en ce point. 3)En prenantS= 13 m², calculer l’intensité acoustiqueIen W/m² (ou intensité physique) du son à 1 m de la source supposée également répartie sur la sphère lorsque la puissance sonore de cette source estP= 5 W. 4)du sonAvec une assez bonne précision, on peut considérer que l’intensité physiologique est donnée en fonction de l’intensité acoustiqueIdu son par la formule suivante : ϕ=10 logI+120 ;( endB etIen W/m²).  Calculerdans ces conditions, l’intensité physiologique du son à 1 m de la source.  Quepensez-vous de cette valeur ? (D’après sujet de Bac Pro Matériaux Souples Session 1993)
Exercices sur l’acoustique6/6
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