reflexion des ondes sonorescor

ASDS-­‐PE-­‐RPS TS-­‐SPE NOM : ................................... THÈME SONS ET MUSIQUE CHAMBRE SOURDE/ CONTRÔLE ACTIF DU BRUIT PRÉNOM : ............................. CLASSE : ..................... DATE : .............................................. PARTIE A : ASDS : LES CHAMBRES SOURDES Les chambres sourdes sont des salles dont les parois, le sol et le plafond sont totalement absorbants aux ondes sonores. Elles sont conçues spécialement pour supprimer les sons parasites et les échos dus aux réflexions. Comment sont-­‐elles constituées ? Quellessont leurs utilisations ? Document n°1 : écho ou réverbération ? L’écho est le phénomène acoustique qui consiste en une ou plusieurs répétitions distinctes d'un son. Il y a écho « simple » si le son n'est répété qu'une seule fois, et écho « multiple » s'il est répété deux fois ou davantage. Le phénomène d'écho est dû à un décalage temporel entre la perception directe d'un son et la perception du même son après que celui-­‐ci ait subi une ou plusieurs réflexions sur une surface (mur dans une salle, flanc de montagne dans la nature). Ce décalage provient de ce que la vitesse du son dans l'air (340 m/s) est peu élevée, contrairement à celle de la lumière : une distance de 34 m entraîne un retard de 100 millisecondes entre le moment de la perception et le moment de l'émission d'un son. Si ce décalage temporel est peu important, il n'y a pas répétition, mais simple prolongement du son émis : on parle alors de réverbération plus ou moins longue. Pour qu'il y ait écho, il faut que le son réfléchi ne parvienne à l'auditeur qu'après un certain temps qui permette de le différencier nettement du son émis. Ce temps est de l'ordre de 100 millisecondes pour la musique, et seulement de 40 millisecondes pour la parole. Au-­‐delà, l'écho se manifeste, et en se superposant à la suite des sons émis dans un morceau musical ou un texte parlé, il en brouille l'intelligibilité. Ce phénomène constitue donc un défaut acoustique extrêmement nuisible dans les salles et l’on y remédie en rendant certaines parois absorbantes, ou en brisant le parallélisme de certains murs. D’après http://www.larousse.fr/encyclopedie/musdico/%C3%A9cho/167404 Document n°2 : Réflexion, absorption et transmission du son Lorsqu’une onde sonore rencontre un matériau, une partie de son intensité est réfléchie, une autre partie est transmise à travers le matériau, et une dernière partie est absorbée. Dans le cas où l'obstacle est massif et beaucoup plus grand que la longueur d'onde, comme c'est le cas dans un canyon ou à la montagne, le son est réfléchi en direction de l'émetteur. Généralement, l'angle de réflexion est le même que l'angle d'incidence par rapport au plan de l'obstacle, mais les irrégularités de la surface peuvent conduire au phénomène de diffusion, qui renvoie alors les ondes dans toutes les directions avec atténuation de leur amplitude. Dans la plupart des cas, un objet ne peut pas réfléchir complètement et parfaitement le son : une partie incomplète ou déformée du son est renvoyée par l’objet, le reste étant absorbé par la surface rencontrée. Document n°3 : Chambre « sourde » Document vidéo : « J’ai testé pour vous une chambre sourde » (les 2 premières minutes…) C’est bon le silence, pour méditer par exemple… mais il peut parfois devenir insupportable et c’est le cas d’une salle aux États-­‐Unis, qui détient le record de la salle la plus silencieuse du monde. Une personne à réussi à y rester enfermé, dans l’obscurité, pendant 45 minutes et c’est le maximum avant d’être envahi par les hallucinations. Cette pièce est une chambre anéchoïque ou chambre sourde et elle se trouve aux Laboratoires de Orfield dans le sud de Minneapolis. Elle absorbe 99,9 % du son grâce à un mur acoustique fait de cônes en fibre de verre d’un mètre d’épaisseur, d’une double paroi d’acier et de 30 cm de béton. Le propriétaire des lieux, Steven Orfield (sur l’image ci-­‐après), met au défi quiconque voudrait s’assoir dans la chambre, dans le noir. Un journaliste a réussi a y resté pendant 45 minutes et Orfield n’y tient que 30 minutes, très gêné par le bruit de sa valve cardiaque artificielle. Les oreilles s’adaptent au silence et plus silencieuse est la salle, plus de choses vous entendez. Vous entendrez les battements de votre coeur, parfois, vous pouvez entendre vos poumons, votre estomac grondant. Bref, dans la chambre anéchoïque, vous devenez le son. Et c’est une expérience très dépaysante, selon M. Orfield et c’est tellement déconcertant que de s’y tenir est un privilège : « Vous vous orientez à l’aide des sons que vous entendez lorsque vous marchez. Dans la chambre anéchoïque, vous n’avez pas ces indices. Vous vous soustrayez des indices 1 perceptifs qui vous permettent l’équilibre et la manoeuvre. Si vous y êtes pour une demi-­‐heure, vous devrez vous assoir sur une chaise. » La chambre est utilisée pour mesurer les ondes acoustiques ou électromagnétiques, vérifier la qualité sonore en générale et notamment par les fabricants qui testent le niveau sonore de leurs produits comme des valves cardiaques, le son d’un écran de téléphone portable, machines à laver, motos… La Nasa possède une chambre similaire, dans laquelle est, en plus, placée une cuve remplie d’eau. Les astronautes y sont enfermés pour voir combien de temps il faut avant que les hallucinations ne surviennent et comment faire avec. L’espace est comme une chambre anéchoïque géante, il est donc essentiel que les astronautes soient en mesure de rester concentrés. Document n°4 : Structure des parois des chambres sourdes Les chambres sourdes servent à certaines études d’acoustique. Leurs parois sont formées de dièdres absorbants (éléments en forme de pyramide), disposés en chicanes et généralement constitués en mousse de mélamine ou en laine de verre. L’onde sonore incidente qui arrive sur un dièdre et qui n’est pas absorbée après Une première réflexion, est réfléchie vers l’intérieur du dièdre et non vers l’intérieur de la chambre sourde. L’onde incidente est absorbée au fur et à mesure des multiples réflexions jusqu’à absorption totale. Analyse et synthèse : 1. Quel phénomène physique est à l’origine de l’écho ? Le phénomène physique est à l’origine de l’écho est la réflexion des ondes sonores sur un obstacle. 2. Quelle condition doit être réalisée pour percevoir un écho ? Pour percevoir un écho, le décalage temporel entre le son et le son réfléchi doit être suffisant pour que l’on puisse les distinguer. 3. Quelle différence existe-­‐t-­‐il entre écho et réverbération ? Lors d’un écho on distingue le son émis du son réfléchi. Lors d’un’ réverbération, le décalage temporel entre le son émis et le son réfléchi n’est pas suffisant pour les distinguer. Le son réfléchi prolonge le son émis. 4. Une surface peut-­‐elle réfléchir complètement et parfaitement un son ? Expliquer. Une surface ne peut pas réfléchir complètement et parfaitement un son car une partie du son est absorbée et diffusée par la surface. 2 5. Comment procède-­‐t-­‐on pour réduire la durée des échos dans une chambre sourde ? 5. Pour réduire la durée des échos dans une chambre sourde, les parois sont recouvertes de matériaux absorbants qui atténuent totalement l’amplitude de l’onde réfléchie. 6. À l’aide d’un schéma représentant les parois d’un dièdre, expliquer les deux dernières phrases du doc.4. L’onde émise est réfléchie plusieurs fois vers l’intérieur du dièdre à chaque réflexion une partie de l’onde est absorbée jusqu’à être totalement absorbée. 7. Quelle est la principale propriété d’une chambre sourde ? Expliquer le choix du mot « anéchoïque » ? Une chambre sourde supprime toutes les ondes sonores réfléchies : il n’y a donc pas de réverbération ni d’écho d’où le nom de chambre « anéchoïque » qui signifie littéralement chambre sans écho. 8. Quelles utilisations peut-­‐on envisager pour une chambre sourde ? Une chambre sourde peut être utilisée pour mesurer le niveau sonore produit par les appareils des fabricants sans être perturbé par les bruits extérieurs et sans les échos qui fausseraient les mesures. La chambre sourde sert aussi pour l’entrainement des astronautes. 3