FORMULES de PHYSIQUE
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ONDE ACOUSTIQUE
-onde acoustique
Comme toute onde, une onde acoustique dépend d'un certain nombre de paramètres, dont :
1.La DIRECTIVITÉ
Elle exprime le rôle de la direction (elle indique d'où provient le son et joue un rôle sur l'intensité (ou la pression) acoustiques qui dépendent des abords immédiats de l’émission de l'onde sonore
On utilise surtout le coefficient de directivité acoustique
i*d= (cosθ.e-Jb.l)
θ(en rad) étant l’angle relatif à la normale d’incidence, Jb(en m-1) étant le coefficient d’atténuation et l(en m), la distance parcourue
2.La DISPERSION ACOUSTIQUE
est le rapport entre le rapport des vitesses et la longueur d'onde
Equation aux dimensions : L-1 Symbole de désignation Jlda
Unité S.I.+ : m-1
C'est Jdo = (v1 / v2 ) / λ
3.Le FRONT DE COMPRESSION de l'onde
est le lieu des points où la (com)pression créée par l’onde (ici acoustique) est maximale
4.LA LONGUEUR D'ONDE ACOUSTIQUE
C'est λ = vc / f
avec λ(m)= longueur d’onde acoustique
vc(m/s)= célérité du son
f(Hz)= fréquence du son
Valeurs pratiques pour des longueurs d'onde sonore dans l'air sec:
de 1,6 cm (hautes fréquences de 20.000 Hz) à 16 m.(basses f. de 20 Hz)
5.LA PRESSION ACOUSTIQUE
est créée par la vibration de l’onde acoustique, qui amène des dilatations et compressions du milieu dans lequel elle évolue;elle s’ajoute à l’autre pression ambiante, celle du milieu (atmosphérique ou hydrostatique)
Equation aux dimensions : L-1.M.T-2 Symbole : pa Unité S.I.+ : le Pascal(Pa)
-pression d’un gaz où se propage une onde acoustique
pa = p1 + Δp2.cos[θ.f (t – lé / v)]
avec pa(Pa)= pression acoustique
p1(Pa)= pression statique (ambiante)
Δp2(Pa)= variation de pression créée par la vibration d’onde de fréquence f(Hz)
t(s)= durée du phénomène
lé(m)= élongation
v(m/s)= vitesse du son
θ(rad)= angle plan de rotation (égal à 2∏ rad seulement en système S.I.+)
Nota: la pression efficace est pa / 21/2
6.LA PRODUCTION D'UNE ONDE ACOUSTIQUE
(ou onde sonore) implique un milieu élastique (air, liquide, matériaux rigides)
7.Le PHONON
est le support de la plus petite énergie transportable par une onde acoustique
(c'est le quantum)
8.PUISSANCE ACOUSTIQUE
Equation aux dimensions : L2.M.T-3 Symbole : Pa Unité S.I.+ = le Watt (W)
Pa = Er / t
avec Er(J)= énergie portée par l'onde
Pa(W) = puissance acoustique développée pendant le temps t(s)
-puissance acoustique d'onde sonore
Pa = p*k x S
Pa(W)= puissance acoustique
p*k= puissance surfacique -ou intensité acoustique intrinsèque
S(m²)= surface à travers laquelle la puissance se transmet
Ordres de grandeur de cette puissance acoustique:
voix humaine (10-5 à 10-3 W)--instruments de musique (0,1 à 10 W)--
sirène (> 103 W)
9.PUISSANCE ACOUSTIQUE SPATIALE (ou INTENSITE ACOUSTIQUE)
C’est la puissance acoustique diffusée dans un angle solide
Equation aux dimensions : L-2M.T-3.A-1 Symbole de désignation : P’a
Unité S.I.+ = (W/sr )
P’a = P / Ω où Ω(sr) = angle solide et P(W)= puissance
10.RÉFLEXION ACOUSTIQUE (LOI GÉOMÉTRIQUE)
Si un front d'onde acoustique arrive sous un angle d'incidence θ par rapport à la normale d'un point d'impact, l'angle de sa réflexion par rapport à cette même normale sera identique (θ)
11.SUPERPOSITION D'ONDES ACOUSTIQUES
Une onde formée de plusieurs ondes harmoniques superposées (coefficients de Fourier) et en outre ayant pour ses divers constituants des fréquences multiples d’une fréquence de base, est nommée onde complexe
L’onde de base est dénommée "fondamentale" et les autres fréquences sont des harmoniques de rang n, où n est le nombre entier, multiple de la fréquence de la fondamentale
Cas de 2 ondes harmoniques superposées (ressort):
lé = 2 lA.cos(ω.t - W'd.l).cos(ω.t - ΔW’d.l)
lé(m)= élongation résultante
l(m)= élongation de chaque onde constitutive
W’d(kg/s²)= constante de rappel
lA(m)= amplitude
ω(rad/s)= vitesse angulaire et t(s)= temps
12.TRANSFERT DE L'ONDE ACOUSTIQUE
Le transfert de l'onde est étudié dans les chapitres >> impédance acoustique--impulsion volumique--inertance--intensité acoustique--phonon--pression acoustique--puissance acoustique--transmission acoustique--vecteur de Poynting acoustique--
13.VITESSE d'ONDE ACOUSTQIUE
La célérité est la vitesse de propagation de l'onde (elle est dite aussi vitesse de phase)
Elle concerne la propagation du déplacement de l’état du phénomène ondulatoire (restant similaire lors dudit déplacement) et sans déplacement de matière
On trouve donc des célérités de son
vc = λ .f = λ / t
14.VITESSE ANGULAIRE dans l'ONDE ACOUSTIQUE
C’est ω dans l’équation usuelle de l’élongation d’une telle onde >>
lé = lA.cos(ω.t + φ)
Equation aux dimensions de vitesse angulaire : T-1.A Symbole grandeur : ω
Unité S.I : rad/s)
Relation entre unités : 1 tour par seconde vaut 6,283.rad /s
ONDE COMPLEXE ACOUSTIQUE
C'est l'onde constituée de plusieurs ondes harmoniques superposées (coefficients de Fourier) et en outre ayant pour ses divers constituants des fréquences multiples d’une fréquence de base (l’onde de base est dénommée "fondamentale")
Les autres fréquences sont des harmoniques de rang n, où n est le nombre entier, multiple de la fréquence de la fondamentale
Cas de 2 ondes harmoniques superposées (ressort):
lé = 2 lA.cos(ω.t - W'd.l).cos(Δω.t - ΔW’d.l)
avec lé(m)= élongation résultante
l(m)= élongation de chaque onde constitutive
W’d(kg/s²)= constante de rappel
lA(m)= amplitude
ω(rad/s)= vitesse angulaire et t(s)= temps