Physique chap 24
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Questions and Answers

Quel est le facteur par lequel le niveau sonore perçu est multiplié lorsque l'intensité sonore I est multipliée par 10 ?

  • 10
  • 2 (correct)
  • 3
  • 5

Quel est le niveau sonore lorsque l'intensité est exprimée en termes d'énergie ?

  • W/m
  • sone (correct)
  • dB(A)
  • Pa

Laquelle des propositions suivantes décrit la relation entre la perception et l'intensité sonore ?

  • La perception est inversement proportionnelle à l'intensité I. (correct)
  • La perception n'a aucune relation avec l'intensité I.
  • La perception est directement proportionnelle à l'intensité I.
  • La perception varie également avec ΔP et Δd.

Quel phénomène est observé lorsqu'un son de 10 dB(A) augmente à 20 dB(A) ?

<p>Le niveau sonore perçu augmente de 2 fois. (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle unité de mesure est utilisée pour exprimer l'intensité sonore dans le contexte donné ?

<p>W/m² (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la vitesse de propagation du son dans l'acier ?

<p>5'100 m/s (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle affirmation concernant la vitesse du son dans différents milieux est correcte ?

<p>Le son se déplace plus vite dans les solides que dans les liquides. (C)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'effet de la rigidité d'un matériau sur la vitesse de propagation du son ?

<p>Une rigidité plus élevée favorise le transfert d'énergie et augmente la vitesse du son. (B)</p> Signup and view all the answers

Quel est le temps de transmission d'une onde sonore de la Terre à la Lune ?

<p>21 heures (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la vitesse du son dans l'air ?

<p>343 m/s (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la vitesse de propagation des ondes sonores dans l'eau ?

<p>1'500 m/s (C)</p> Signup and view all the answers

Dans quel cas le son se propage le plus lentement par rapport aux autres matériaux mentionnés ?

<p>Dans les poumons (D)</p> Signup and view all the answers

Quel facteur influence la vitesse du son dans un matériau ?

<p>La masse et la rigueur des atomes du matériau (B)</p> Signup and view all the answers

Quel facteur n'influence pas la fréquence de la voix humaine ?

<p>Amplitude du son (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle phase n'est pas impliquée dans la captation d'une onde sonore par le corps humain ?

<p>Réaction du système nerveux central (B)</p> Signup and view all the answers

Quel est le délai estimé pour qu'un mouvement sur Terre se manifeste sur la Lune ?

<p>21 heures (A)</p> Signup and view all the answers

Dans quel milieu l'onde sonore est-elle toujours longitudinale ?

<p>Dans un gaz (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle affirmation est vraie concernant la relation entre pression et déplacement des molécules dans une onde sonore ?

<p>Le déplacement des molécules est déphasé de λ/4 par rapport à la pression. (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle composante n'est généralement pas considérée dans le cours pour les ondes sonores dans les solides ?

<p>Composante transversale (D)</p> Signup and view all the answers

Quel énoncé concernant l'oreille interne est incorrect ?

<p>Elle sépare les sons à haute fréquence et à basse fréquence. (B)</p> Signup and view all the answers

Quel aspect du son est caractérisé par une modification de pression dans le milieu de propagation ?

<p>L'onde sonore (D)</p> Signup and view all the answers

Quel phénomène se manifeste lorsqu'une onde stationnaire se forme dans un tube?

<p>La résonance acoustique (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la caractéristique d'une extrémité de tube fermée lorsqu'une onde stationnaire se forme?

<p>Un nœud est présent (D)</p> Signup and view all the answers

Comment la longueur d'onde est-elle affectée dans un tube ayant une longueur L?

<p>Elle est inversément proportionnelle à la longueur du tube (D)</p> Signup and view all the answers

Quel type de mouvement est décrit par le mouvement des particules dans une onde stationnaire?

<p>Mouvement oscillatoire (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la configuration optimale pour maximiser le son dans un tube?

<p>Avoir un ventre à une extrémité ouverte (C)</p> Signup and view all the answers

Dans le cas d'une onde stationnaire, que signifie un nœud?

<p>Un point de repos où les particules ne se déplacent pas (A)</p> Signup and view all the answers

Quels facteurs influencent les propriétés des ondes sonores?

<p>Le milieu de propagation et les caractéristiques géométriques (A)</p> Signup and view all the answers

Quel terme décrit le déplacement des particules dans une onde stationnaire?

<p>Oscillation spécifique (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'impact de la présence d'air sur la densité du poumon ?

<p>Elle réduit la densité. (A)</p> Signup and view all the answers

Quel rôle joue le pavillon dans l'audition ?

<p>Il aide à la localisation des sources sonores. (A)</p> Signup and view all the answers

Quel facteur améliore la transmission des basses fréquences selon le contenu ?

<p>La conduction dans les os. (B)</p> Signup and view all the answers

Comment notre voix nous parvient-elle par rapport à celle des autres ?

<p>Elle nous semble plus grave. (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la fonction principale de la fenêtre ovale dans l'oreille ?

<p>Transmettre les vibrations de l'étrier à la cochlée. (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle structure de l'oreille est responsable de la transduction auditive ?

<p>La cochlée. (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle formule est associée à la loi de Newton concernant l'impédance acoustique ?

<p>Z = masse / v. (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est un des mérites de l’eau en ce qui concerne la transmission des ondes sonores ?

<p>Elle atténue très peu les ondes sonores. (A)</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce qui est vrai à propos de la forme du canal auditif ?

<p>Il peut être modélisé comme un tube droit ouvert à l'extrémité du pavillon. (D)</p> Signup and view all the answers

Quel os de l'oreille moyenne est en contact direct avec la fenêtre ovale ?

<p>L'étrier. (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la vitesse de propagation du son dans le diamant ?

<p>$12000 m/s$. (B)</p> Signup and view all the answers

Pourquoi la forme asymétrique du pavillon est-elle importante ?

<p>Elle contribue à la localisation des sources sonores. (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle est une conséquence du bruit des hélices de bateau pour les animaux marins ?

<p>C'est une forme de pollution. (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle affirmation concerne la rigidité des tissus et leur transmission du son ?

<p>Les tissus rigides transmettent mieux le son. (A)</p> Signup and view all the answers

En quoi le tympan est-il crucial dans le processus auditif ?

<p>Il vibre en réponse aux ondes sonores et transmet ces vibrations à l'étrier. (D)</p> Signup and view all the answers

Quel est le rôle des canaux semi-circulaires dans l'oreille ?

<p>Ils contribuent à l'équilibre et à la perception de la position de la tête. (B)</p> Signup and view all the answers

Quels éléments influencent la vitesse de propagation du son dans un milieu ?

<p>La densité et la rigidité des atomes. (C)</p> Signup and view all the answers

Quel est le facteur primordial selon la loi de Newton qui influence la transmission du son ?

<p>L'inertie. (A)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Production de la parole humaine

La fréquence de la voix dépend de la longueur des cordes vocales. La taille et la forme des cavités bucco-nasales influencent la modulation des sons.

Onde sonore

Le son est une onde qui se propage dans un milieu en modifiant la pression.

Onde sonore longitudinale

Dans un gaz ou un liquide, l'onde sonore est longitudinale, les particules se déplacent dans la même direction que la propagation du son.

Onde sonore dans un solide

Dans un solide, l'onde sonore peut avoir une composante longitudinale et une composante transversale, mais la composante transversale est généralement négligeable.

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Phase de l'onde sonore

Les variations de pression et de densité du milieu sont en phase avec l'onde sonore.

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Déphasage de l'onde sonore

Le déplacement des particules du milieu est déphasé de λ/4 par rapport à la pression.

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Transmission du son dans l'oreille

Le son se propage à travers l'oreille externe, moyenne et interne.

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Rôle de l'oreille externe

L'oreille externe canalise le son sur le tympan de l'oreille moyenne.

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Vitesse de propagation du son

La vitesse à laquelle une onde sonore se déplace dans un milieu donné.

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Onde longitudinale

Une onde sonore dans un milieu matériel se propage par la vibration des particules du milieu. Ces vibrations se déplacent dans la même direction que l'onde.

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Vitesse du son dans l'air

La vitesse du son dans l'air.

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Vitesse du son dans l'eau

La vitesse du son dans l'eau.

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Vitesse du son dans les tissus mous

La vitesse du son dans les tissus mous.

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Vitesse du son dans l'os

La vitesse du son dans l'os.

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Vitesse du son dans le poumon

La vitesse du son dans le poumon.

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Vitesse du son dans l'acier

La vitesse du son dans l'acier.

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Vitesse du son et densité

La vitesse du son est inversement proportionnelle à la densité du milieu. Un milieu dense, comme les os, ralentit le son, tandis qu'un milieu peu dense, comme l'air, le laisse se propager plus rapidement.

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Impédance acoustique

L’impédance acoustique mesure la résistance d’un milieu à la propagation du son. Elle dépend de la densité du milieu et de sa vitesse du son.

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Propagation des basses fréquences

Les ondes sonores de basses fréquences traversent mieux les os que les tissus mous.

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Perception de la voix

La conduction du son dans les os de la tête modifie la perception de notre propre voix, la rendant légèrement plus grave.

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Rigidité et vitesse du son

La rigidité d'un matériau influe sur la vitesse du son. Plus un matériau est rigide, plus le son se propage rapidement.

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Propagation du son dans l'eau

L’eau atténue peu les ondes sonores, permettant aux baleines de communiquer sur de longues distances.

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Pollution sonore marine

Le bruit des hélices de bateau est une pollution sonore pour les animaux marins car l’eau atténue peu les ondes sonores.

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Imagerie par ultrasons

L'imagerie par ultrasons utilise des ondes sonores à haute fréquence pour créer des images de l'intérieur du corps.

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Transmission des ultrasons

Les ultrasons sont mieux transmis dans les milieux denses, comme les os, car ils ont une impédance acoustique élevée.

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Principe de l'imagerie par ultrasons

L'imagerie par ultrasons est basée sur la réflexion des ondes sonores sur les différentes structures du corps.

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Perception du son en fonction de l'intensité

La perception du son, appelée niveau sonore perçu, est proportionnelle à la racine carrée de l'intensité de l'onde sonore (I).

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Intensité sonore (I)

L'intensité sonore (I) est l'énergie sonore qui traverse une surface donnée par unité de temps.

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Niveau sonore en décibels (βA)

Le niveau sonore βA est exprimé en décibels (dB) et augmente de 10 dB(A) lorsque l'intensité sonore est multipliée par 10.

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Relation entre intensité et perception du son

Le niveau sonore perçu est multiplié par un facteur 2 lorsque l'intensité sonore est multipliée par 10.

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Propagation de l'onde sonore

L'onde sonore se propage dans un milieu en modifiant la pression et le déplacement des particules du milieu.

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Ondes stationnaires

Lorsqu'une onde sonore se propage dans un milieu, elle peut être réfléchie par un obstacle (par exemple, une paroi). Si l'onde réfléchie interfère avec l'onde incidente, il peut se former des ondes stationnaires, c'est-à-dire des ondes qui semblent ne pas se déplacer.

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Nœuds et ventres

Une onde stationnaire est caractérisée par des points fixes appelés nœuds, où l'amplitude de l'onde est nulle, et des points où l'amplitude est maximale, appelés ventres.

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Fréquence des ondes stationnaires

La fréquence d'une onde stationnaire est déterminée par la longueur du milieu où l'onde se propage et par les conditions aux limites (nœuds ou ventres aux extrémités).

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Résonance

La résonance se produit lorsqu'un système physique est excité à sa fréquence naturelle. Dans le cas des ondes sonores, la résonance se produit lorsqu'une onde stationnaire se forme dans un milieu.

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Résonance dans un tube sonore

Un tube sonore peut être considéré comme un milieu où les ondes sonores peuvent se propager et se réfléchir aux extrémités. La longueur du tube, les conditions aux limites (ouverte ou fermée) et les propriétés du milieu déterminent les fréquences de résonance du tube.

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Résonance dans le corps humain

La cavité bucco-nasale, l'oreille externe et d'autres cavités du corps peuvent être considérées comme des tubes sonores qui résonnent à certaines fréquences spécifiques. Cela influence la production et la perception des sons.

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Visualisation des ondes stationnaires

Les ondes stationnaires peuvent être visualisées comme des motifs de déplacement des particules du milieu. Les nœuds correspondent aux points où les particules ne se déplacent pas, et les ventres correspondent aux points où les particules oscillent avec une amplitude maximale.

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Importance des ondes stationnaires

Les ondes stationnaires jouent un rôle important dans de nombreux phénomènes acoustiques, notamment la production et la perception des sons, la musique et les instruments de musique, ainsi que la sonorisation et l'isolation acoustique des bâtiments.

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Rôle du pavillon

Le pavillon de l'oreille externe capte les sons et aide à localiser leur source.

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Fonction du canal auditif

Le canal auditif est un tube qui conduit les ondes sonores vers le tympan.

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Qu'est-ce que le tympan?

Le tympan est une membrane qui vibre en réponse aux ondes sonores.

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Rôle de l'oreille moyenne

L'oreille moyenne amplifie les vibrations sonores pour les transmettre à l'oreille interne.

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La fenêtre ovale

La fenêtre ovale est une membrane qui transmet les vibrations à l'oreille interne.

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Fonction de la cochlée

La cochlée est un organe en forme de coquille qui transforme les vibrations sonores en signaux électriques.

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Rôle du nerf auditif

Le nerf auditif transmet les signaux électriques du cerveau.

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Fonction des canaux semi-circulaires

Les canaux semi-circulaires sont responsables de l'équilibre.

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Study Notes

Chapitre 24 - Ondes sonores - audition et production d'un son

  • Le son est une onde longitudinale dont la vitesse de propagation est indépendante de sa fréquence.
  • La résistance d'un milieu à une onde sonore est quantifiée par son impédance.
  • L'absorption d'une onde sonore est exponentielle et est d'autant plus importante que la fréquence est élevée.
  • L'onde sonore est quantifiée par son intensité (W/m²) ou par la variation de pression ou par l'amplitude du déplacement des particules du milieu.
  • L'oreille humaine perçoit les sons de manière logarithmique, et les niveaux d'intensité sonores sont mesurés en décibels (dB).
  • Les basses fréquences sont plus difficiles à percevoir que les hautes fréquences.
  • La production du son humain implique les cordes vocales, la gorge et la cavité bucco-nasale qui agissent comme une cavité résonnante.
  • Le son est transmis de l'air à l'oreille interne via le conduit auditif.
  • La fréquence de la voix dépend de la longueur des cordes vocales.
  • La modulation des sons dépend de la taille et de la forme des cavités bucco-nasales.
  • La captation d'une onde sonore par le corps humain se fait en trois phases (oreille externe, moyenne et interne).
  • L'oreille externe canalise le son sur le tympan.
  • L'oreille moyenne concentre l'énergie de l'onde sonore à l'entrée de l'oreille interne.
  • La transformation de l'énergie mécanique en signal neuronal se fait dans la cochlée de l'oreille.

Objectifs

  • Citer les caractéristiques principales d'une onde sonore et calculer les niveaux d'intensité sonores.
  • Expliquer ce qui se passe lorsqu'une onde stationnaire se forme sur une corde ou dans un tuyau rempli d'air et calculer les fréquences propres correspondantes.
  • Expliquer comment les caractéristiques physiques d'une onde sonore influent sur la production de la parole humaine et décrire les étapes physiques de l'audition humaine, jusqu'à la production d'un influx nerveux.

Définition et caractéristiques d'une onde sonore

  • Le son est une onde qui décrit une modification de pression dans le milieu.
  • Dans un gaz ou un liquide, l'onde est longitudinale.
  • Dans les solides, il peut y avoir une composante longitudinale et une composante transversale.
  • Les variations de pression et de densité sont en phase.
  • Le déplacement des particules est déphasé de 1/4 de longueur d'onde par rapport à la pression.

Vitesse de propagation du son

  • La vitesse de propagation du son dans l'air est d'environ 343 m/s.
  • La vitesse de propagation du son dans l'eau est d'environ 1500 m/s.
  • La vitesse du son est plus rapide dans les milieux denses car les atomes sont liés entre eux.

Durée de transmission Terre-Lune

  • La durée de transmission d'une onde sonore entre la Terre et la Lune est d'environ 21 heures en considérant une vitesse de 1500 m/s dans l'eau.

Résonnance et ondes stationnaires

  • La résonance est la tendance d'un système à vibrer plus intensément à certaines fréquences.
  • Les ondes stationnaires se forment lorsque deux ondes se propagent en sens opposés.
  • Les ondes stationnaires sont caractérisées par des points fixes appelés nœuds et des points de déplacement maximal appelés ventres.
  • La Longueur d'onde dépend de la longueur du tube.
  • Dans un tube fermé aux deux extrémités (ex:instrument à vent), la longueur doit être égale à un multiple de 1/2 de la longueur d’onde.
  • Dans un tube ouvert aux deux extrémités (ex:instrument à vent), la longueur doit être égale à un nombre entier de demi-longueurs d'onde.

Production d'un son par l'être humain

  • La parole est produite par la vibration des cordes vocales.
  • La tension des cordes vocales modifie la distribution des harmoniques.
  • La cavité bucco-nasale agit comme une cavité résonnante pour modifier les fréquences des sons.

Audition

  • L'oreille humaine perçoit les sons dans la gamme de fréquences de 20 Hz à 20 kHz.
  • L'oreille externe collecte et dirige les ondes sonores vers l'oreille moyenne.
  • Le tympan transmet les vibrations à l'oreille moyenne.
  • Les osselets (marteau, enclume et étrier) amplifient les vibrations et les transmettent à la fenêtre ovale.
  • La fenêtre ovale crée une onde de compression dans le liquide de la cochlée.
  • La membrane basilaire vibre en fonction de la fréquence du son.
  • Les cellules ciliées transforment ces vibrations en signaux électriques qui sont envoyés au cerveau.

Fonctions du pavillon

  • Amplifier les sons.
  • Aider à la localisation des sons.
  • Capter et diriger les ondes sonores vers le conduit auditif.
  • Filtrer les hautes fréquences provenant de l'arrière.

Mesure des sons

  • Le niveau d'intensité sonore est mesuré en décibels (dB).
  • Une augmentation de 10 dB correspond à un facteur 10 de l'intensité.

Perception

  • La perception du son dépend de l'intensité et de la fréquence du son.
  • La loi de Stevens décrit la relation entre le stimulus et la perception (niveau sonore).
  • La perception du son est influencée par la fréquence de l'onde sonore.
  • Les sons graves et aigus présentent des différences notables dans la perception.

Risque pour la santé et gestion légale

  • Des niveaux sonores élevés peuvent avoir des incidences négatives sur la santé.
  • L'exposition à des niveaux sonores excessifs peut entraîner des troubles du sommeil, des problèmes de santé cardiaques et des troubles de l'apprentissage.
  • En Suisse, il existe des règles spécifiques sur les nuisances sonores pour les manifestations publiques.
  • Les travailleurs se trouvant dans des environnements bruyants doivent systématiquement être protégés.

Questions d’exercices

  • Combien de temps faut-il à une onde sonore pour parcourir 3 km dans l'eau si célérité= 1.500 et la longueur d’onde= 1.5 m?
  • Citer les objectifs du chapitre 24 et 6.

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Testez vos connaissances sur la physique du son avec ce quiz. Vous aborderez des questions sur l'intensité sonore, la vitesse de propagation, et les phénomènes acoustiques. Préparez-vous à répondre à des questions variées liées à la perception des sons et à leurs mesures !

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