Pollution
acoustique dans une web radio, bac général 2021.
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L'animateur
est installé, derrière une fenètre, dans une pièce équipée d'un
ordinateur auquel est relié un microphone. L'objectif de cet exercice
est de vérifier si des sources sonores parasites peuvent géner
l'émission radio.
Lorsque l'animateur radio parle, sa voix a une puissance sonore moyenne
de valeur égale à 4,0 µW. On fait l'hypothèse que le son est
uniformément réparti sur une sphère de rayon r centrée sur la bouche de
l'animateur.
Le microphone est considéré dans un premier temps comme unidirectionnel
: il possède les mêmes propriétés de captation dans toutes les
directions, quelle que soit la position de la source sonore.
1.
Montrer que l'intensité sonore moyenne du son reçu par le microscope
placé à 50 cm de la bouche de l'animateur a environ pour valeur Imoy =1,3 10-6 W m-2.
Imoy = P / (4 pr2)=4,0 10-6 /(4 x3,14 x0,502) ~1,3 10-6 W m-2.
2. Déterminer le niveau d'intensité sonore moyen Lmoy à cette distance.
Lmoy = 10 log ( Imoy / I0) =10 log (1,3 10-6 / 10-12) =61 dB.
Un avion à réaction décolle à une distance de 4,0 km de la pièce depuis
laquelle se déroule l'émission de web radio. La puissance sonore de cet
avion est P = 1,0 105 W. La vitre de la fenètre derrière laquelle est situé l'animateur a un indice d'affaiblissement acoustique de 25 dB.
3. Préciser, en l'expliquant, la nature de l'atténuation acoustique due à la vitre.
Une partie de l'onde incidente est absorbée par la vitre, une autre
partie est réfléchie vers l'extérieur. Seule une partie de l'onde est
transmise dans la pièce.
4. Déterminer, à partir de calculs, si l'avion constitue une gène pour l'émission de radio.
Iavion = P / (4 pr2)=1,0 105 /(4 x3,14 x40002) ~5 10-4 W m-2.
L = 10 log ( I / I0) =10 log (5 10-4 / 10-12) =87 dB.
Atténuation due à la vitre : 25 dB ; 87-25 =62 dB.
Intensité sonore à l'intérieur de la pièce due à l'avion : I = I0 x 106,2 =10-5,8 =1,6 10-6 W m-2.
Intensité sonore totale dans la pièce : 1,6 10-6 +1,3 10-6 =2,9 10-6 W m-2.
Niveau sonore correspondant : L = 10 log (2,9 10-6 / 10-12) =64,6 dB.
L'avion peut constituer une gène.
Pour permettre des discussions entre les techniciens dans la même pièce
sans occasionner de gène pour l'émission, on utilise un microphone de
directivité cardioïde large. Il permet de privilégier une source vers
laquelle le micro est dirigé. Le signal capté est atténué en fonction
de la position de la source sonore. L'atténuation ne dépend pas de la
fréquence de l'onde sonore.
Le diagramme polaire du microphone permet de déterminer
l'atténuation du signal sonore en fonction de l'angle entre la
direction d'émission et l'axe principal du micro. Chaque cercle
concentrique correspond à une valeur d'atténuation en décibel.
On considère que la conversation n'a pas d'effet sur la qualité de
l'émission si son niveau sonore capté par le micro est inférieure à 30
dB.
La puissance sonore de la conversation est 1,0 µW. La conversation a lieu à 1,5 m du microphone.
5. Préciser les directions dans lesquelles la conversation peut avoir lieu sans gène pour l'émission.
I = P / (4 pr2)=1,0 10-6 /(4 x3,14 x1,52) ~3,53 10-8 W m-2.
L = 10 log ( I / I0) =10 log (3,53 10-8 / 10-12) ~45 dB.
L'atténuation doit être au moins égale à 45-30 = 15 dB.
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