Problème d'audition : concours technicien laboratoire 2008

Durant une séance de TP un HP ( puissance nominale électrique 40 W) de haut rendement est utilisé. On s'intéresse aux risques de dégradation de l'audition pour un élève qui est situé à la distance moyenne de 1,25 m de cette source. On suppose que l'émission du haut parleur est isotrope ( c'est à dire la même dans toutes les directions) avec une atténuation de puissance acoustique de 11 % par mètre. A quelle gamme de fréquences l'oreille humaine est-elle sensible ? Quels noms portent les domaines de fréquences immédiatement adjacents. Fréquences audibles 20 Hz - 20 000 Hz Infrasons : fréquences inférieures à 20 Hz ; ultrasons : fréquences supérieures à 20 000 Hz. Parmi les fréquences audibles, laquelle est la mieux perçue ? Laquelle sert de référence ? d'après : www.inrp.fr  3000 Hz : la mieux perçue ; 1000 Hz : la référence. L'intensité acoustique au niveau du tympan de l'élève est I = 6,3 10-4 W m-2. Calculer la puissance acoustique émise par le HP. Quel est son rendement ? P = 4pR2 I = 4*3,14*1,252 * 6,3 10-4 = 1,237 10-2 W et en tenant compte de l'atténuation 1,25*0,11 =0,1375 rendement 100-13,75 = 86,3 %. Puissance mise par le HP : 1,236 10-2 (1-0,1375)= 1,43 10-2 W.   On utilise généralement le niveau d'intensité acoustique L = 10 log (I/I0) avec I0 intensité acoustique de référence I0 =10-12 W m-2. Quel est en décibels, le niveau d'intensité reçu par l'élève ? Ce niveau présente t-il des risques de perte d'audition ? L = 10 log (6,3 10-4/10-12) = 88 dB. d'après www.audio2000.fr La durée d'exposition hebdomadaire tolérée est 30 min, pour un niveau sonore de 90 dB. De plus il y a danger à partir de 85 dB : donc risque de perte d'audition si l'expérience est de longue durée. Si on baisse la puissance acoustique de moitié, donc l'intensité de moitié, quelle valeur prend le niveau d'intensité acoustiqueperçu par l'élève ? L = 10 log (3,15 10-4/10-12) = 85 dB.   La relation liant l'intensité acoutique et la pression acoustique est I = p2/(mv). Calculer la pression acoustique correspondante à I = 6,3 10-4 W m-2. vson = 342,3 m/s et mair = 1,205 kg m-3. p = (I mv)½ =(6,3 10-4 * 342,3*1,205)½ =0,51 Pa. A la fréquence de 100 Hz de quelle intensité acoustique pourrait-on se contenter pour qu'un son soit perçu ? I = I0 103,8 = 10-12 * 103,8 = 6,3 10-9 W m2.

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