Un canon anti-grêle et ses voisins : un exercice d'acoustique de 5 points
Le deuxième exercice du bac 2024 de physique-chimie en Centres étrangers 1 Bis vaut 5 points, soit environ 53 minutes. Il étudie un canon anti-grêle dont les détonations peuvent menacer l'audition des travailleurs proches et gêner les habitants d'une maison voisine. Les 9 questions mobilisent l'intensité sonore, le niveau d'intensité sonore en décibels, l'atténuation avec la distance et l'atténuation par absorption, avec beaucoup d'exploitation de documents.
Près du canon : intensité et niveau sonore (Q1 à Q3)
Le canon est assimilé à une source ponctuelle : sa puissance de 503 W se répartit sur une sphère d'aire 4πd². À un mètre, l'intensité vaut 40,0 W/m². Le niveau sonore s'obtient avec le logarithme décimal, L = 10 log(I/I0), et donne bien 136 dB. Attention à ne pas utiliser la touche ln. En Q3, il faut choisir la bonne colonne du tableau réglementaire : les détonations sont brèves, c'est donc la colonne des bruits courts qui s'applique. Le niveau de 136 dB impose le port de protections individuelles, l'information et la formation sur les risques, et l'examen audiométrique préventif.
À l'habitation : distance, niveau et émergence (Q4 à Q7)
La distance entre le canon et la maison se mesure sur le plan, de préférence avec la règle imprimée dans le sujet : 11,5 cm correspondent à 1,15 × 10³ m. La relation fournie donne alors un niveau de 75 dB. Le logarithme rend ce résultat peu sensible à la lecture : 11,4 ou 11,6 cm conduisent au même niveau. Ces 75 dB restent sous le seuil de 80 dB : pas de danger pour l'audition. L'émergence, simple différence de niveaux, vaut en revanche 75 − 65 = 10 dB, au-dessus des limites de 5 dB le jour et de 3 dB la nuit. Le canon ne respecte donc pas le code de la santé publique. Toute la subtilité est là : un bruit sans danger pour l'oreille peut quand même constituer une gêne.
Le silencieux (Q8 et Q9)
Pour choisir le matériau, on lit chaque courbe à la fréquence du coup de canon, environ 1000 Hz. La mousse faces lisses y absorbe le mieux, avec un coefficient proche de 0,6, alors que la mousse mélamine, plus efficace au-delà de 2000 Hz, ne l'emporte pas à cette fréquence. Le silencieux retire 14 dB à la source, donc aussi à l'arrivée : le niveau reçu tombe à 61 dB, sous le niveau ambiant de 65 dB. L'émergence devient négative et les limites sont respectées.
Les pièges à éviter
Oublier le carré sur la distance, donner une intensité en watts, lire la colonne d'exposition quotidienne au lieu des bruits courts, ou retenir le matériau dont la courbe est globalement la plus haute : chacune de ces erreurs fausse la conclusion.
Conseils
Dans cet exercice, chaque conclusion repose sur une comparaison chiffrée avec un document. Citez toujours le seuil utilisé et la colonne ou la courbe lue. Le corrigé détaillé montre la rédaction attendue question par question.