Corrigé interactif · 9 questions
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Cherche d'abord la question sur le sujet, puis compare avec ce qu'il faut écrire sur ta copie.
Q1Calculer l'intensité sonore I1 perçue par un travailleur situé à la distance d1 du canon anti-grêle.
Données utiles P=503 W ; d1=1,00 m ; I=4×π×d2P
Le canon est assimilé à une source ponctuelle :
I1=4×π×d12P=4×π×1,002503
I1=40,0 W⋅m−2
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Q2Montrer que le niveau d'intensité sonore à la distance d1 du canon vaut L1=136 dB.
Données utiles I1=40,0 W⋅m−2 (Q1) ; I0=1,00×10−12 W⋅m−2
Indice Pour un « montrer que », écrire la relation, l'application numérique, puis la valeur calculée avant de la comparer à la valeur attendue.
L1=10×log(I0I1)=10×log(1,00×10−1240,0)
L1=136 dB : on retrouve bien la valeur annoncée.
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Q3À l'aide du document 1, indiquer quels conseils donner à une personne qui travaille dans un périmètre d'un mètre autour du canon en fonctionnement.
Données utiles L1=136 dB (Q2) ; le canon émet des ondes de choc brèves.
Les détonations sont des bruits courts, de niveau L1=136 dB à un mètre : 135 dB⩽L1<137 dB. C'est la deuxième ligne du tableau, colonne « Bruits courts ».
Il faut conseiller à cette personne de porter des protections individuelles contre le bruit (PICB) mises à sa disposition, de s'informer et de se former sur les risques et sur ces protections, et de passer l'examen audiométrique préventif proposé.
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Q4À l'aide du plan, déterminer la distance d2 puis en déduire le niveau d'intensité sonore L2 d'une détonation au niveau de l'habitation H.
Données utiles échelle : 1 cm correspond à 100 m ; L1=136 dB ; d1=1,00 m ; L2=L1−20×log(d1d2)
Indice Mesurer avec la règle imprimée sous le plan plutôt qu'avec sa propre règle : si l'impression a changé la taille du document, la règle du sujet a subi la même déformation.
Sur le plan, on mesure HC=11,5 cm avec la règle graduée fournie. Avec l'échelle :
d2=11,5×100=1,15×103 m
L2=L1−20×log(d1d2)=136−20×log(1,001,15×103)
d2=1,15×103 m et L2=75 dB
Mesure de la distance HC sur le planTu avais trouvé ?
Q5Déterminer si les détonations du canon présentent un risque sonore pour les habitants de l'habitation H et expliquer pourquoi.
Données utiles L2=75 dB (Q4) ; document 1
Au niveau de l'habitation, L2=75 dB. Cette valeur est inférieure à 80 dB, premier seuil du document 1 pour une exposition quotidienne, et très inférieure à 135 dB, premier seuil pour les bruits courts.
Les détonations ne présentent pas de risque pour l'audition des habitants : aucune action spécifique n'est requise à ce niveau sonore.
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Q6Calculer, au niveau de l'habitation, la valeur de l'émergence sonore εS due au fonctionnement du canon.
Données utiles LH=65 dB ; L2=75 dB
L'émergence sonore est la différence entre le niveau du son ponctuel et le niveau ambiant :
εS=L2−LH=75−65
εS=10 dB
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Q7Commenter ce résultat en considérant les attendus du code de la santé publique.
Données utiles εS=10 dB (Q6) ; limites : +5 dB le jour, +3 dB la nuit
εS=10 dB>5 dB : l'émergence est deux fois plus grande que la limite de jour, et dépasse encore plus largement la limite de nuit (3 dB).
Le canon ne respecte pas le code de la santé publique : sans danger pour l'audition, ses détonations sont une source de stress pour les habitants.
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Q8Parmi les matériaux du document 2, préciser celui qui est le plus adapté pour tapisser les parois du silencieux. Justifier.
Données utiles fréquence du son à absorber : f≈1000 Hz
Le meilleur isolant est celui dont le coefficient d'absorption est le plus élevé à la fréquence du coup de canon. On lit sur chaque courbe à f=1000 Hz :
- a) mousse alvéolaire : Cabs≈0,25 ;
- b) mousse faces lisses : Cabs≈0,6 ;
- c) mousse mélamine : Cabs≈0,4.
Le matériau le plus adapté est la mousse faces lisses (b), qui absorbe le mieux autour de 1000 Hz.
Cabs≈0,61000 HzCabsfréquence (Hz) Document 2 b) Mousse faces lisses 30 mm, avec la lecture à 1000 HzTu avais trouvé ?
Q9Déterminer si le canon muni d'un silencieux représente un facteur de risque sonore au niveau de l'habitation H selon les attendus du code de la santé publique. Justifier.
Données utiles atténuation due au silencieux : 14 dB ; L2=75 dB ; LH=65 dB
Le silencieux retire 14 dB au niveau émis ; la distance étant inchangée, le niveau reçu en H diminue d'autant :
L2′=L2−14=75−14=61 dB
Nouvelle émergence : εS′=L2′−LH=61−65=−4 dB.
La détonation arrive avec un niveau inférieur au niveau ambiant : elle ne le fait pas émerger. La limite de +5 dB le jour, comme celle de +3 dB la nuit, est respectée.
L2′=61 dB<LH : muni du silencieux, le canon n'est plus un facteur de risque sonore pour l'habitation H.
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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.