ACOUSTIQUE : TD1

Notions générales

Exercice 1 : f, λ et k

1. Exprimer la longueur d’onde λ et le nombre d’onde k en fonction de la célérité c

et la fréquence f.

2. Une enceinte émet un son de fréquence f = 300 Hz dans une pièce à T=20 °C.

- Calculer la célérité des ondes dans la pièce.

- Calculer la longueur d’onde λ et le nombre d’onde k.

- Mêmes questions pour T = 0°C.

Exercice 2 : signaux

1. Représenter un signal sinusoïdal pur u(t) d’une période T1=25 ms et d’une

amplitude crête à crête A1=0.12 Pa.

2. Représenter sur le même graphique un signal sinusoïdal pur v(t) d’une fréquence

f2=120 Hz et d’une amplitude crête à crête A2=0.04 Pa.

3. Représenter le signal s(t)= u(t)+ v(t) ainsi que son contenu fréquentiel S(f).

4. À quelle classe de signaux appartient s(t) ?

Exercice 3 : propagation

Deux personnes cherchent à repérer l’arrivée d’un train. L’une choisit de placer son

oreille contre les rails, l’autre préfère écouter directement le son.

1. Si le train est à 1km, calculer le temps qu’il faut à chaque personne pour

entendre le train. Quelle est celle qui va entendre le train en premier ?

2. Pour que l’une des personnes détecte vraiment le train en premier il faut une

différence de temps supérieure à 50ms. En déduire à partir de quelle distance on

peut considérer que l’une des personnes entend le train en premier.

Données : cair=340 m/s et cacier=5000 m/s

Exercice 4 : intensité

Soit W la puissance d’une source sonore ponctuelle. Calculer la différence de niveau

sonore perçu entre une personne

à 40m de la même source.

Exercice 5 : intensité et puissance

Soit une source sphérique omnidirectionnelle dans un espace infini avec laquelle on

mesure une pression acoustique de

1. Calculer l’intensité acoustique dans une direction.

2. Donner la puissance émise par la source.

3. Calculer les niveaux de pression, d’intensité et de puissance équivalents.

4. On admet que le niveau de pression perd

doublée. Redonner LW et L

5. Recalculer les grandeurs p, I et W pour un point de l’espace à

source.

Exercice 6 : tube de Kundt

Un tube de Kundt est composé d’un tube horizontal dans lequel repose une poudre

fine et légère. Le tube est fermé à ses

est relié à une tige métallique. En frottant cette dernière, on créé une onde sonore

dans le tube et la poudre, agitée par l’onde, se répartit en petits tas régulièrement

espacés.

1. A quoi est dû le son que l’

2. Dans cet instrument, quel est l’excitateur et qu

3. Quel phénomène s’établit le long de la colonne d’air ?

4. Les tas correspondent-ils à des

5. Quel est l’état vibratoire des extrémités de la colonne d’air ?

6. Les tas sont séparés de 1

Soit W la puissance d’une source sonore ponctuelle. Calculer la différence de niveau

personne située à 10m de la source et une personne située

m de la même source.

: intensité et puissance

Soit une source sphérique omnidirectionnelle dans un espace infini avec laquelle on

mesure une pression acoustique de 2 Pa à un mètre.

coustique dans une direction.

2. Donner la puissance émise par la source.

3. Calculer les niveaux de pression, d’intensité et de puissance équivalents.

4. On admet que le niveau de pression perd 6 dB lorsque la distance à la source est

LI à 4 mètres.

5. Recalculer les grandeurs p, I et W pour un point de l’espace à

: tube de Kundt

Un tube de Kundt est composé d’un tube horizontal dans lequel repose une poudre

fine et légère. Le tube est fermé à ses deux extrémités par des bouchons dont l’un

est relié à une tige métallique. En frottant cette dernière, on créé une onde sonore

tube et la poudre, agitée par l’onde, se répartit en petits tas régulièrement

quoi est dû le son que l’on entend lorsqu’on frotte convenablement la tige

Dans cet instrument, quel est l’excitateur et quel est le résonateur ?

Quel phénomène s’établit le long de la colonne d’air ?

ils à des nœuds ou des ventres de vibration ? E

5. Quel est l’état vibratoire des extrémités de la colonne d’air ?

Les tas sont séparés de 12,5 cm. calculer la fréquence de l’onde.

Soit W la puissance d’une source sonore ponctuelle. Calculer la différence de niveau

la source et une personne située

Soit une source sphérique omnidirectionnelle dans un espace infini avec laquelle on

3. Calculer les niveaux de pression, d’intensité et de puissance équivalents.

dB lorsque la distance à la source est

5. Recalculer les grandeurs p, I et W pour un point de l’espace à 4 mètres de la

Un tube de Kundt est composé d’un tube horizontal dans lequel repose une poudre

deux extrémités par des bouchons dont l’un

est relié à une tige métallique. En frottant cette dernière, on créé une onde sonore

tube et la poudre, agitée par l’onde, se répartit en petits tas régulièrement

on entend lorsqu’on frotte convenablement la tige ?

est le résonateur ?

ou des ventres de vibration ? Expliquer.