INTENSITé ACOUSTIQUE

-intensité acoustique

Rappels de terminologie en acoustique

les erreurs de termes sont fréquentes dans les articles concernant l'acoustique.

Il est bon de rétablir ici les justes appellations >>

-puissance acoustique (P) = énergie par unité de temps--dimension L2.M.T-3 (en Watt)

-puissance acoustique surfacique (ou puissance acoustique superficielle) (p*) = puissance produite par unité de surface--dimension M.T-3(en Watt/m²)

Et cette grandeur n'est pas une intensité acoustique, comme on le lit trop souvent, en particulier sur Internet--voir ci-après, ce qu'est l'intensité--

-une puissance acoustique volumique (P*) est une puissance par unité de volume (dimension L-1.M.T-3.A-1 (en W par m3)

-intensité acoustique (P') = puissance acoustique par unité d'angle solide --dimension L2.M.T-3.A-1 (unité le Watt par stéradian)

-intensité sonore (P's)= intensité acoustique pour les ondes sonores (perçues à l'oreille)

-intensité acoustique de référence (P'0)= intensité sonore définie comme base de comparaison.Utilisée dans les questions de niveaux acoustiques, elle est la référence pour les comparatifs d'intensités (en général, c'est 10-12 W/sr)

-intensité acoustique spécifique(D) =intensité superficielle--dimension  M.T-3.A-1

(unité le Watt par m3-stéradian)

-intensité acoustique volumique (Z') =intensitéémise ou perçue dans une unité de volume--dimension  L-1.M.T-3.A-1(unité le Watt par m3-stéradian)

-intensité acoustique intrinsèque n'existe pas , car intensité veut déjà dire intrinsèque (présence d'angle solide) donc ne pas surajouter !

-un niveau d'intensité acoustique  est un comparatif (logarithmiqueentre l'intensité (de l'expérience), comparée à une intensité de référence(basique)choisie égale à 10-12 W/sr--niveau exprimé en Bels ou déciBels--

-un volume acoustique (ou sonie) est un type de niveau acoustique. C'est le logarithme du rapport(énergie du phénomènecomparée à une énergie basique) Ce volume est aussi exprimé en Bels (ou déciBels) Quand il s'agit de volume dépendant de la fréquence, il est nommé tonie

-une force acoustique ne veut rien dire scientifiquement. C'est un terme trivial qui signifie seulement qu'il y a beaucoup d'énergie acoustique en cause

-une amplitude acoustique  est l'amplitude de l'onde sonore

 

INTENSITE ACOUSTIQUE

-intensité acoustique proprement dite

comme toutes les autres intensités énergétiques (mécanique, thermique, lumineuse) il s'agit ici d'un flux (une puissance) distribué(e) dans un angle solide

dimension L2.M.T-3.A-1 symbole P’ unité le Watt par stéradian

P'a=  dP / dΩ  

où P’a(W/sr)= intensité acoustique d'une émission acoustique de puissance P(W) en un angle solide Ω(sr)

 

Si on tient compte du correctif à apporter pour les problèmes de directivité des ondes sonores >>> P'a= Dm.S.i*d

avec Dm(W/m²-sr)= émittance concernant un émetteur de surface S(m²)

i*= cosθ.e-Jb.λ = coefficient de directivité  et  λ(m) = longueur d’onde

Jb= coefficient d’atténuation linéaire

 

-l'intensité acoustique efficace (P'eff,)

comme toute grandeur efficace, c'est  P'eff= [(P2.dt/tp]1/2

c'est aussi P'efff = Peff.F'b / Ω     où Peff(W) est la puissance efficace, F'b le facteur de directivité, W(sr) l'angle solide

 

-l'intensité acoustique spécifique

est le nom donné à une intensité acoustique surfacique

Dimension : M.T-3.A-1    Symbole grandeur : D       Unité S.I.+ : (W/m²-sr)

Attention: cette grandeur est souvent confondue avec la puissance surfacique et exprimée en W/m².C'est le cas de tous ceux qui ne savent pas que l'angle existe et a une dimension.Donc ceux-là considèrent que la puissance et l'intensité, c'est la même chose !

 Remarque: confondre l'intensité avec la puissance entraîne de confondre aussi leurs unités: or elles diffèrent d'un facteur 4p = 12,58 ce qui est loin d'être négligeable (et même quand on parle de niveau logarithmique, ça fait plus de 1 décibel d'écart !)

Et pourtant, l'intensité spécifique est D= P / S.Ω  

où P'(W:sr)= intensité, S(m²) la surface et W(sr) l'anglez solide

L'intensité spécifique est nommée luminance en optique.

 

RELATIONS entre l'INTENSITE et les GRANDEURS VOISINES ACOUSTIQUES

-relation avec la puissance acoustique superficielle

P'a= p*a.S / Ω   où P'a(W/sr) = intensité acoustique (puissance spatiale)

p*a(W/m²)= puissance acoustique superficielle (pour une section de S m²)

Ω(sr)= angle solide en cause 

 

-relation avec la pression acoustique

P'a= p.V.t.Ω

où p(Pa)= pression acoustique, V(m3) le volume, t(s) le temps

et Ω(sr) l'angle solide

 

-relation avec la puissance acoustique intrinsèque

l'intensité acoustique, c'est une puissance intrinsèque (puissance spatiale)  = synonymes

 

VARIATIONS de l’INTENSITÉ ACOUSTIQUE 

L'onde d'un son, même si elle est isotrope au départ, subit un certain nombre de perturbations au cours de son évolution dans les milieux où elle transite, ce qui fait varier son énergie, donc son intensité. En effet :

-dès son départ, elle dépend des caractéristiques du lieu d'émission (incidence de la direction d'envoi (directivité), incidence des parois proches, des formes heurtées...

-ensuite elle dépend des caractéristiques du milieu dans lequel elle voyage (amortissement dû aux frottements modifiant sa structure, diffusion dans d’autres directions, à cause des molécules rencontrées, atténuation suite aux aléas du milieu)

-par ailleurs, il y a réflexion sur le corps heurté (avec renvoi dans le milieu incident, et éventuels écho et réverbération)

-il y a aussi absorption par le corps heurté (il garde en lui de l'énergie cinétique qu'il transforme en chaleur)

-il y a enfin transmission et dissipation au-delà du corps heurté(sous forme d’autres énergies- de rayonnements, mécaniques...)

 

Chacun des phénomènes ci-dessus évoqués dans le voyage du son, implique un indice (ou coefficient) correctif pour l'intensité

Etant donné que l'oreille est conçue pour apprécier les différences soniques sous fome d'échelons logarithmiques, on a établi des comparatifs logarithmiques (dits niveaux)dont certains concernent l'intensité

--la sonorité ou sonie ou niveau dintensité acoustique compare des intensités acoustiques avec définition de son décibelintensité = 10 log10(P'/ P'0)

où l'on choisit une intensité  P'0(minimale) de 2.10-14 W/sr

La valeur la plus faible de ce niveau d'intensité est bien sûr 0 décibel--et la plus haute est2.10-1 W/sr correspondant à 10 log10(2.10-1/ 2.10-14) = 10 x 13 = 130 décibels

Nota: si l'intensité double, le rapport (P' / P'0) double et le nombre de décibels augmente de 10 log10(2) soit 10 fois (0,3) = 3 dB

--le niveau d'intensité à un mètre de distance (ou SPL)

est un niveau d'intensité, comme ci-dessus, pris à une distance donnée, donc l'unité est alors le décibel par mètre (dB/m)

Les valeurs usuelles de ce niveau pour les enceintes vont de 110 à 140 dB/m

Voir aussi chapitre "Audition"

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