infrasons et oreille

[pcpc]

Bonjour à tous, l'oreille humaine est sensible aux sons de fréquences entre 20 Hz et 20 kHz environ; les ultrasons ont une fréquence trop grande pour que l'oreille y soit sensible (le tympan ne peut vibrer aussi vite) mais quelle est l'interprétation pour les infrasons qui eux, sont à des fréquences < 20 Hz. Pourquoi le tympan ne peut-il pas vibrer à ces fréquences ? Au passage, les infrasons sont-ils dangereux (j'ai lu des trucs pas très clairs sur le danger des infrasons...).
Dernière question plus générale, il est dit qu'un son à très basse fréquence sortant d'un haut-parleur peut éteindre progressivement la flamme d'une bougie placée devant, comment peut-on interpréter cela ?
Merci d'avance pour vos précieuses informations.
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[LPFR]

Bonjour.
À mon avis, le tympan répond très bien aux infrasons. Ce sont les capteurs dans la cochlée qui ne répondent pas.
J'ai lu aussi que les infrasons peuvent être gênants même si on ne les entend pas. Peut être précisément à cause des mouvements du tympan.
Et effectivement, un son peut éteindre une flamme, mais c'est un peu comme si on soufflait dessus: le mouvement de l'air éloigne les gaz chauds de l'endroit où il faut qu'ils soient pour la flamme soit stable. Je crois de Mythbusters a fait la manip.
Au revoir.

[pcpc]

Merci pour la réponse.
Concernant le fait qu'un son puisse éteindre une flamme, je me demande microscopiquement comment cela est possible.
Si on émet un son intense, l'onde sonore sera caractérisée par des zones de forte pression et des zones de dépression dans lesquelles il y aura très peu de molécules; est-ce que ce sont ces zones de dépression qui empêchent la combustion et éteignent la flamme ?
Mais, dans ce cas, comment expliquer qu'un son peu intense puisse aussi éteindre une flamme à condition que la fréquence soit petite. Dans ce dernier cas, je ne vois pas trop l'influence de f : si f est trop grande, je comprends que la flamme ne verra pas l'oscillation et restera immobile ; par contre, si f est très faible, je vois pas pourquoi ça s'éteint...

[LPFR]

Re.
Pour une même puissance sonore, l'amplitude de mouvement dans l'air est plus grande quand la fréquence est faible. Vous pouvez le constater en regardant un haut-parleur. Vous le voyez bouger pour des fréquences basses, mais pas pour des hautes fréquences.
A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[pcpc]

OK, merci beaucoup, c'est plus clair ; concernant le fait que la flamme s'éteint, est-ce que mon raisonnement se tient d'après vous (zone de dépression ne contiennent plus assez de molécules pour permettre la combustion) ?

[obi76]

Bonjour,

non ce n'est pas pour ça. Une baisse de pression épaissie la flamme mais ne l'éteint pas (même pour des pressions vraiment faibles).

Cordialement,

[pcpc]

merci pour l'info, et donc, comment s'éteint-elle ?

[LPFR]

OK, merci beaucoup, c'est plus clair ; concernant le fait que la flamme s'éteint, est-ce que mon raisonnement se tient d'après vous (zone de dépression ne contiennent plus assez de molécules pour permettre la combustion) ?

Re.
Non.
Pour des sons "courants" les variations de pression par rapport à la pression ambiante sont très petites.
C'est d'un déplacement physique qu'il s'agit la flamme est déplacé latéralement de quelques millimètres voir 1 cm. L'effet est le même qui si vous faites osciller la bougie latéralement de cette même distance et à la même fréquence.
Si vous voulez calculer les caractéristiques du son en fonction du niveau, vous trouverez ce qu'il vous faut dans ce chapitre:
http://forums.futura-sciences.com/at...n-ondes5-a.pdf
A+

[LPFR]

merci pour l'info, et donc, comment s'éteint-elle ?

Re.
Je suppose (je ne suis pas expert es-flammes) que si vous éloignez les gaz chauds de l'endroit où il faut pour chauffer les nouveaux réactants, ceux-ci restent froids et ne réagissent pas.
Ce principe est employé en petit pour souffler les bougies d'un gâteau ou pour éteindre le feu d'un puits de pétrole, avec des explosifs.
A+

[pcpc]

Merci beaucoup pour la réponse et le doc, il y a plein de choses intéressantes !!!
A bientôt

pcpc

[obi76]

Tout à fait LPFR, on a d'ailleurs un nombre pour caractériser ce phénomène (convection/diffusion), c'est le Damkhöler (et d'autres aussi, enfin bref).

Les interactions acoustique/flamme sont extrêmement complexes, mais effectivement un déplacement rapide d'une flamme (si le temps caractéristique de déplacement est supérieur à celui de la flamme), il est possible d'engendrer une extinction. maintenant, je ne pense pas que ce soit du à l'éloignement des gaz brulés de la ligne stoechiométrique. Si le nombre de Lewis (la diffusion préférentielle des espèce et de la chaleur) est unitaire, ce qui est généralement le cas, les deux bougeront ensemble, il n'y a donc pas d'éloignement significatif de la ligne stoechiométrique et de la chaleur.

Ce que je pense, c'est qu'une dépression épaissi la flamme, donc elle aura un champ d'action plus large, elle va consommer le carburant plus loin de la ligne stoechiométrique. Lorsque la pression remonte, elle va s'amincir, son champ d'action va diminuer et se retrouver quasiment exclusivement dans les gaz brûlés, qui n'auront pas eu le temps de se faire évacuer (je parle ici pour une flamme de diffusion).

Juste pour info, on essaye actuellement de stabiliser des flammes par un système acoustique qui dépasse les 150db, et elle ne s'éteint toujours pas (remarque, la fréquence de l'onde sonore a une fréquence grande devant celle de réponse de la flamme, donc il est possible que ça impacte peu)...

Je tiens à préciser que ce que je viens de dire viens d'une interprétation personnelle du phénomène, il n'est pas dit que ce soit une cause majeure d'extinction de flamme en milieu perturbé en pression .

Cordialement,

[phuphus]

Bonjour,

pour les effets nocifs des infrasons, ils ne sont pas fondamentalement acoustiques mais mécaniques : à ces fréquences, on peut exciter physiquement le corps humains et provoquer maux de tête, nausées, etc. . Les sources classiques d'infrasons dans notre environnement sont en général les ventilations, et il n'est pas rare de voir apparaître / disparaître les symptômes cités suite à l'installation d'une nouvelle ventilation sur son lieu de travail (cas vécu...).

Concernant la bougie, si vous voulez vous rendre compte de manière sensible de l'effet de souffle de sons de basse fréquence, qui donc peut éteindre une bougie, je vous invite à mettre sur votre chaîne hi-fi un morceau avec beaucoup de basses, de pousser l'égaliseur de graves à fond, de monter un peu le volume, et d'approcher votre main du trou qu'il y a très probablement dans votre enceinte (il s'agit de l'évent bass reflex). Vous sentirez un souffle sur votre main à chaque coup de grosse caisse, et l'intensité de ce souffle ne vous laissera plus aucun doute quant à sa capacité à éteindre une bougie...

Mieux, si vous avez accès à des enceintes professionnelles (genre un caisson de grave avec un 38 cm ou un 46cm tenant 1000W + bass reflex), faites la même manip mais en mettant votre caisson sur un sol glissant. Vous verrez que le souffle issu des évents est même suffisant pour propulser votre caisson.

L'exemple du bass reflex est biaisé puisque bien souvent la surface de l'évent est inférieure à celle du HP, et donc à débit égal la vitesse y est supérieure. Néanmoins, un haut parleur possédant un grand débattement est capable de générer, sans évent bass reflex, un souffle similaire. Nous sommes donc ici plus sur des effets pneumatiques qu'acoustiques.

[obi76]

Re,

dans ce cas vous considérez que les variations de pression sont suffisamment lentes pour qu'elles produisent une convection significative. C'est le cas pour de très basses fréquences (on peut aussi souffler une bougie puis ré-inspirer de l'air 10s après, on aura un "son" de fréquence 0.1 Hz).

Les deux phénomènes existent, l'un pour les (très) basses fréquences, l'autre plus les fréquences plus hautes, maintenant je pense qu'on passe d'un phénomène à l'autre lorsqu'on a des longueurs d'onde de l'ordre de grandeur de l'épaisseur de la flamme

La question : à partir de quand on considère la transition acoustique / pneumatique ?

[phuphus]

Bonjour,

la transition acoustique / pneumatique est considérée en hifi à partir du moment où la longueur d'onde devient plus grande que la plus grande diagonale de la pièce (très simplifié et schématique), et ce pour une enceinte close... Mais ça n'était pas la question

Pour une flamme de 1cm de diamètre, cela nous donnerait avec le critère lambda > dimensions de la flamme une fréquence de ... 34 kHz ! Je pense donc en effet qu'il faut plutôt partir sur un débit acoustique qui serait suffisant pour que la convection ne permette plus une réaction auto-entretenue, sachant que ce débit risque d'augmenter avec la fréquence, et doit même devenir infini pour des très hautes fréquences. Votre exemple à 150 dB irait dans ce sens (au fait, quel est le type de flamme dans cet exemple ? A quelle fréquence l'excitez-vous ? Comment faites-vous pour produire une pression acoustique de 150 dB (La flamme est placée dans un conduit) ?).

Faites l'essai que je décris plus haut, vous verrez que même pour des fréquences de quelques dizaines de Hz l'effet pneumatique est sensible à la main. Ou sinon, vous pouvez aussi prendre un HP nu, le poser sur une table, l'exciter à 20Hz et à son amplitude max, et mettre votre main à côté.

@ pcpc : je voudrais compléter ce que disait LPFR à propos des variations de pression très petites. Obi76 a évoqué une flamme exposée à une onde acoustique de niveau = 150dB. Le seuil de la douleur se situe grosso modo à 130 dB (variable avec le spectre d'excitation et selon la personne), et les techniciens aériens sur les ponts des porte-avions sont loin d'être exposés à des niveaux aussi intenses que 150 dB, même au décollage des avions... Mais cette pression acoustique monstrueuse de 150 dB ne représente qu'une variation de pression de 632 Pa, soient 6% de la pression atmosphérique. C'est en effet trop faible pour appauvrir la flamme.

[obi76]

On est parfaitement d'accord. A un détail près : quand je parle de dimension caractéristique de la flamme, je parle de l'épaisseur de flamme (de l'ordre de la centaine de micron), pas de la topologie globale de la flamme.
Le temps caractéristique de la flamme c'est le rapport entre son épaisseur et sa vitesse à la stoechiométrie prémélangée (ce qui revient à des temps de l'ordre de la micro-seconde, soit des fréquences de l'ordre de la centaine de khz).

Pour la manip c'est effectivement par un conduit avec un HP de chaque côté (enfin plusieurs HP). C'est une flamme annulaire de diffusion (enfin c'était, ce n'était pas de moi).

Cordialement,