exercice intensité sonore

[mav62]

Bonjour,
Je bloque sur la question 2 de cette exercice.
Un haut-parleur émet une onde sonore de fréquence 440 Hz et de fréquence 2,5 mW
Cette puissance est transférée à travers une surface correspondant à un disque de rayon R = 56 cm situé à une distance d du haut-parleur.
1) Calculer l’intensité sonore I de cette onde.
2) Un expérimentateur place son oreille à cette distance d. On suppose que son tympan a une surface de 1 cm2. Calculer l’intensité sonore Iexp perçue par l’expérimentateur.

1) I = P /S = 2,5.10-3 / (3,14*0,56^2) = 2,54.10-3 W/m2
2) Iexp = P/Sexp = 25 W/m2 !!!! trop élevée, la puissance se conserve t-elle ?
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[invitef17c7c8d]

Puisque la surface du tympan représente 1/10000 ème de la surface totale.
La puissance perçue sera donc 1/10000ème de la puissance émise par le H.P.

P.S. Faut pas s'affoler comme ça et remettre tout de suite en cause le principe de conservation de l'énergie...

[invitef17c7c8d]

Iexp peut donc être vue comme l'intensité traversant la surface totale (1m2) d'une source ayant une puissance 10000 fois moins grande.

[invite6dffde4c]

Bonjour.
L'intensité (la puissance par unité de surface) reste la même si l'expérimentateur met son oreille dedans ou s'il reste chez lui.
Et comme son canal auditif est petit, il ne recevra qu'une petite partie de la puissance totale.

La morale est qu'il ne faut pas "appliquer les formules" sans savoir ce que l'on fait. On prend la première puissance que l'on divise par n'importe quelle surface et on trouve des idioties.
Au revoir.

[A voir en vidéo sur Futura]

[mav62]

Je n'ai toujours pas compris la réponse à la question 2. L'intensité sonore I étant la puissance par unité de surface, si la surface diminue alors la puissance diminue proportionnellement mais dans ce cas cela signifie que I = cste donc que Iexp = I ce qui ne semble pas être le cas.
1) I = 2,54.10-3 W/m2
2) Sexp = S/10000 -> Pexp = P/10000 = 2,5.10-7 W mais comment j'en déduis Iexp ?

La réponse donnée est : Iexp = I *(1/56)² = 8.10-7 W/m2

[invite6dffde4c]

Re.
La réponse donnée est fausse.
L'intensité est le niveau de son. Quand vous mettez la tête devant un haut-parleur, le niveau de son est le même que vous ayez des grandes ou des petites oreilles.
A+

[invitef17c7c8d]

Bonjour.
L'intensité (la puissance par unité de surface) reste la même si l'expérimentateur met son oreille dedans ou s'il reste chez lui.

Cette phrase n'est pas française. Il manque un complément d'objet direct. Donc elle n'a aucun sens

La puissance intrinsèque du haut parleur est un invariant, mais l'intensité mesurée diminue avec la distance (haut parleur - tympan)!


D'autre part, l'intensité n'est bien evidemment pas le niveau de son. Le niveau est donné par le dB, une échelle logarithmique.
En échelle linéaire comme c'est le cas ici, on ne parle pas de niveau.

Après en physique, il faut aussi savoir changer de "base" comme le dit si bien mariposa et trouver des représentations équivalentes.
Tu peux soit considérer la source invariante et alors on peut aboutir à des problèmes de compréhension liés au fait que l'intensité est une mesure ponctuelle.
Or en physique on ne mesure jamais des quantités ponctuelles.
Soit on transforme le problème en un autre problème équivalent et on supprime l'ambiguité précédente.(ce que j'ai fait en gardant la surface invariante et en faisant varier la puissance de la source)

C'est toujours la même histoire : trouver la bonne représentation, la bonne image d'un problème.

[phuphus]

Bonsoir,

Je n'ai toujours pas compris la réponse à la question 2. L'intensité sonore I étant la puissance par unité de surface, si la surface diminue alors la puissance diminue proportionnellement mais dans ce cas cela signifie que I = cste donc que Iexp = I ce qui ne semble pas être le cas.
1) I = 2,54.10-3 W/m2
2) Sexp = S/10000 -> Pexp = P/10000 = 2,5.10-7 W mais comment j'en déduis Iexp ?

La réponse donnée est : Iexp = I *(1/56)² = 8.10-7 W/m2

D'où vient cet exercice ? La réponse donnée correspond à la puissance reçue par un tympan de 1cm de rayon. L'énoncé doit donc comporter 2 erreurs : la question 2 porte sur la puissance et non sur l'intensité, et les dimensions du tympan ont été mal tapées.

Remarque : un tympan réel fait plutôt 1cm de diamètre, mais la puissance reçue dépend en premier lieu de la section du canal auditif, puisque c'est lui qui fait guide d'onde vers le tympan.

@ mav62 : ce qui suit, c'est pour la culture. Cela ne concerne pas ton exercice pour lequel on suppose, comme le souligne LPFR, que l'oreille ne vient que capter ce qui était là avant.

L'intensité (la puissance par unité de surface) reste la même si l'expérimentateur met son oreille dedans ou s'il reste chez lui.

La puissance intrinsèque du haut parleur est un invariant

Supposons que le HP rayonne en demi-espace. L'oreille est donc à 40cm du HP. A 440Hz, la longueur d'onde est d'environ 78cm. On a donc une demi longueur d'onde entre l'oreille et le HP, et il y a de grandes chances pour que la présence de la tête de l'expérimentateur :
- crée une cavité en 1/2 onde entre le HP et elle
- modifie notablement l'impédance de rayonnement vue par la membrane du HP (et modifie donc, à puissance électrique consommée égale, la puissance acoustique de source)

La présence de l'oreille (plus la tête qui va autour, si possible ) a donc une influence. En champ libre et loin de la source, ces considérations deviennent fausses, et dans ce cas seule la fonction de transfert de la tête de l'expérimentateur aurait modifié l'intensité sonore à 440Hz. Remplaçons dans l'énoncé l'oreille par un microphone dit de champ libre (c'est à dire qui compense sa propre influence sur ce qu'il est censé mesurer), et je suis d'accord pour dire que cela ne change pas l'intensité.