Ordre de grandeur des vibrations d'une vitre.

[Olenka22]

Bonjour!

Je souhaiterais calculer des ordres de grandeurs du phénomène de vibrations dans une vitre créées par une onde sonore.

Par exemple : j'enferme un haut parleur dans une boite dont l'un des côté est une vitre. Je fais jouer au haut parleur un son de fréquence f connue, l'onde sonore fait vibrer la vitre.
Je voudrais avoir une idée de la fréquence de vibration de la vitre, de sa vitesse et du déplacement maximum.

J'avais fait un premier calcul très grossier du déplacement maximum en appliquant le principe fondamental de la dynamique à la vitre, mais je trouvais un résultat de l'ordre de 0.1 mm....
Cela me semble énorme, mais en même temps lorsque je place ma main sur mon cou et que je parle, j'arrive bien à sentir les vibrations "à main nues" donc..

Merci d'avance pour toute piste de calcul!

Olenka
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[f6bes]

Bjr à toi,
La "vibration" (déplacement) de la "vitre" va dépendre de ses dimensions physique (inconnues ?) largeur , hauteur, épaisseur....puissance audio etc...
Reste à savoir ce que tu a pris comme paramétres dans ton calcul ???
A+

[LPFR]

Bonjour.
Vous avez deux choses: la résonance de la vitre à ses fréquences propres qui dépendent de dimensions de la vitre et de la façon dont elle est tenue. Cette résonance peut être très importante... si vous êtes riche et que vous avez des vitres en cristal (verre au plomb).

Puis, vous avez le déplacement "normal" de la vitre produit par la pression de l'onde en dehors des fréquences propres.
Il dépend lui aussi des dimensions du cristal et de comment il est tenu.

Puis, pour se donner une idée des ordres de grandeur on peut, comme probablement vous avez fait, calculer le déplacement d'une plaque de verre suspendue en l'air sous l'effet de la pression acoustique.
Il est facile de calculer que l'amplitude du mouvement de la plaque est:

où P est la pressions acoustique, 'e' l'épaisseur de la vitre, rhô la densité et oméga la pulsation.

Notez comment l'amplitude augmente rapidement pour les basses fréquences.
Au revoir.

[Olenka22]

Merci beaucoup pour vos réponses!

Effectivement j'aurais dû être plus précise dans mes données.
J'ai abouti à une formule assez proche (en appliquant le PFD à la vitre) mais la fréquence n'intervenait pas au carré, ce qui je suppose explique en partie le problème.
La surface de la vitre n'intervient pas pour moi non plus.
J'avais pris une valeur moyenne de la masse volumique du verre (Wikipédia) : 2500 kg/m^3
et je considérait une vitre de 4 mm d'épaisseur (vitre d'un cadre).

J'ai considéré une conversation moyenne (60 dB), ce qui d'après ce que j'ai compris correspond à une pression accoustique de 0,02 Pa (je viens de refaire le calcul, je crois que je m'étais aussi trompée dans la définition de la pression accoustique)

Pour une fréquence de 440 Hz (la4), cela donne une amplitude de 0,3 pm, ce qui me semble effectivement plus réaliste, même si ça m'arrange moins.

Cela vous semble cohérent ?

Quant aux vibrations sur ma gorge, j'y ai repensé et ça n'est pas vraiment valable comme argument puisque cette partie de la trachée est précisément "faite" pour vibrer, donc elle vibre beaucoup mieux que la vitre.

[A voir en vidéo sur Futura]

[LPFR]

Bonjour.
Oui, cela semble cohérent.
Pou ce qui est des vibrations de votre gorge, vous oubliez que ne n'est pas le son qui la fait vibrer mais l'inverse: les cordes vocales vibrent pour produire du son dans l'air qui les traverse.

Quand quelqu'un parle à côté de vous, votre gorge ne vibre pas.
De plus, avec vos doigts vous ne pouvez sentir que les vibrations de basse fréquence < 200 Hz.
Au revoir.

[Olenka22]

Merci beaucoup je comprends mieux!

Effectivement le rapprochement avec les cordes vocales n'était pas valide.

Merci à tous pour vos réponses.

Olenka