Oui
Son et intensité sonore
Interférences
Sujet Bac Corrigé - Casque anti-bruit - Bac S Polynésie 2013 (ancien programme) - Ex 4 - Corrigé (Physique-chimie)
1 juin 2013
Bac S (ancien programme)
🎧 Exercice de spécialité de 5 points sur la protection contre le bruit : comment un casque actif annule le son, et à quel point il protège l'oreille. Le sujet officiel et son corrigé détaillé sont gratuits, en PDF.
- Technologie ANR : interférences destructives, opposition de phase et schéma de superposition des ondes.
- Niveaux sonores : calcul de L à partir de l'intensité, lecture de l'atténuation du casque et retour à l'intensité.
- Protection de l'ouvrier : seuil de danger, effet du casque à 125 Hz et comparaison avec un éloignement à 10 m.
Chaque question est corrigée pas à pas, avec schémas, lectures graphiques et pièges à éviter.
✅ Correction
🫣
Correction Masquée
Avez-vous bien cherché l'exercice ?
À propos de la protection contre le bruit : interférences et décibels
Cet exercice est celui de l'enseignement de spécialité du bac S 2013 de Polynésie. Il vaut 5 points, pour environ 50 minutes, et remplace l'exercice 3 pour les candidats de spécialité. Il part d'un casque anti-bruit actif, dit « ANR », pour réunir deux grands thèmes : les interférences d'ondes sonores et le calcul des niveaux d'intensité sonore. La dernière partie, plus ouverte, demande de comparer deux façons de protéger un ouvrier.
Partie 1 : le principe du casque actif
La question 1.1 attend un seul terme : le phénomène d'interférences destructives. Le piège est de répondre « absorption » ou « atténuation », qui décrivent un casque passif ; ici, une seconde onde est ajoutée à la première.
La question 1.2 demande une explication théorique illustrée de schémas. Le microphone capte le bruit, le circuit électronique commande au haut-parleur une onde de même fréquence et de même amplitude, mais décalée d'une demi-période : elle est en opposition de phase avec le bruit au niveau du tympan. Les élongations s'additionnent, donc quand le bruit vaut +y, le contre-bruit vaut -y, et la somme est nulle. Le schéma attendu montre les deux sinusoïdes l'une sous l'autre, sur le même axe des temps, puis leur somme. Dans la réalité, les amplitudes ne sont pas parfaitement égales et le son est seulement atténué.
Partie 2 : le niveau sonore avec et sans casque
En 2.1, L1 = 10 log(I1/I0) avec I1 = 1,0 × 10-3 W/m² donne 90 dB. Deux erreurs à éviter : oublier le facteur 10, ou utiliser la touche ln au lieu de log.
En 2.2, il faut choisir la bonne courbe : le casque NoiseMaster® est actif, c'est donc la courbe 3 du document 4 qui s'applique. À 500 Hz, on lit L2 = 60 dB, puis on revient à l'intensité par I2 = I0 × 10L2/10, soit 1,0 × 10-6 W/m². Le casque retire 30 dB : l'intensité est divisée par 103, et non par 30.
Partie 3 : protéger l'ouvrier
En 3.1, la puissance de 15 mW se répartit sur une sphère de rayon 1,0 m : l'intensité vaut environ 1,2 × 10-3 W/m² et le niveau sonore 91 dB, au-dessus du seuil de danger de 90 dB. Il faut convertir les milliwatts en watts, sinon le résultat devient absurde. En 3.2, avec le casque et à la fréquence de 125 Hz imposée par l'énoncé, la courbe 3 donne environ 68 dB : le danger disparaît. Lire la courbe du casque passif ou se placer à 500 Hz par habitude coûte les points de la question.
En 3.3, l'ouvrier sans casque à 10 m reçoit 71 dB. La distance multipliée par 10 divise l'intensité par 100 et retire 20 dB, ce qui permet de vérifier le calcul. S'éloigner est un peu moins efficace que le casque, mais l'écart d'environ 3 dB reste du même ordre que la précision de lecture : les deux solutions protègent de façon comparable.
Conseils pour réussir
Retenez que dix décibels de moins divisent l'intensité par dix, et entraînez-vous à passer de L à I avec la touche 10x. Avant toute lecture graphique, identifiez la bonne courbe et la fréquence demandée. Enfin, terminez chaque question de protection par une comparaison explicite avec les seuils du document.