INTENSITé ACOUSTIQUE

-intensité acoustique

RAPPEL de TERMINOLOGIES en ACOUSTIQUE

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

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

Et cette grandeur n'est pas une intensité acoustique, sans préciser le mot "spécifique" comme on le lit trop souvent, en particulier sur Internet--voir 3 lignes + loin, la vraie 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)

-une intensité acoustique (P') est une puissance acoustique produite dans un 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 par l'oreille)

-intensité acoustique de référence (P'0)= intensité sonore définie comme base de comparaison dans les questions de niveaux acoustiques. Elle est la référence pour la définition des décibels ITS et des sones (en général, c'est 6,4.10-10 W/sr)

-intensité acoustique spécifique(D) est synonyme de puisssance surfacique spatiale (et d'intensité superficielle)--pour les gens qui prétendent que l'angle solide n'a pas de dimension--ici la vraie dimension est  M.T-3.A-1 (unité le Watt par m2-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 !

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

-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

-un niveau d'intensité acoustique  est un comparatif (logarithmique) entre l'intensité (de l'expérience) et une intensité de référence choisie égale à 6,4.10-10 W/sr--ce niveau est exprimé en décibelsITS 

--un volume acoustique n'est pas une grandeur particulière; c'est simplement la partie de l'espace dans laquelle on mesure les phénomènes acoustiques

 

INTENSITES ACOUSTIQUES

-intensité acoustique proprement dite

comme pour toutes les autres intensités énergétiques rencontrées en mécanique, en thermique, en rayonnements... 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 sonore d'une puissance P(W) en un angle solide Ω(sr)

Si on tient compte du correctif nécessaire s'il y a prise en compte de la 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

Jbcoefficient d’atténuation linéaire

 

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

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

et aussi P'eff = 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 (superficielle)

C'est l'équivalent d'une luminance pour les rayonnements

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

Attention: ceux qui ne veulent pas savoir que l'angle solide a une dimension, appellent cette grandeur "intensité" --ils se fichent pas mal de dire qu'elle est "spécifique"-- D'ailleurs ils disent aussi que la puissance surfacique (dimension M.T-3) est une intensité, donc ça leur fait 3 intensités--c'est la foire aux intensités--

Confondre l'intensité avec la puissance, entraîne bien sûr de confondre aussi leurs unités, qui diffèrent cependant d'un facteur 4p = 12,58, ce qui est loin d'être négligeable, même quand il s'agit de niveau logarithmique (ça fait souvent plus de 1 décibel d'écart !)

Nonobstant, l'intensité spécifique D (W/m²-sr), pond aux formules ci-après:

D= P / S.Ω  et D= p² / r'.vc

où P(W)= puissance, S(m²) = surface, p(Pa)= pression, r'(kg/m3)= masse volumique, vc(m/s)= célérité et W(sr) l'angle solide

 

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.Ω/ f

où p(Pa)= pression acoustique, V(m3) le volume, f(Hz) la fréquence

et Ω(sr) l'angle solide

 

-relation avec la puissance acoustique intrinsèque

ce sont des synonymes (intrinsèque signifie "relatif à l'angle solide")

 

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 ou 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 les corps heurtés (avec renvoi dans le milieu incident, et éventuels écho et réverbération)

-il y a aussi absorption par les 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 puis traversé (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:

L'indice d'affaiblissement acoustique

est unniveau concernant la différence d'intensité apportée par un matériau --ou un appareil--Le décibel correspondant est dit décibel d'affaiblissement (dBaff) ou décibel ITS ou "décibel in Watt per half space" pour les Anglo-saxons 

et il est défini par

n dBaff=10log10(P' / P'0) P' est l'intensité du lieu de la mesure et P'ol'intensité de référence, qui est la puissance à distance 0 mètre (en sortie d'émetteur) répartie dans 2p stéradians, car il n'y a émission que sur une 1/2 sphère.

D'où P'o = (10-1W/2p) = 8.10-13  W/sr

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

Exemples de valeurs de n(à 1000 Hz et en dBaff)

mur béton(48)--mur en briques revêtues(44)--plafond(50)--cloison bois(50)--

porte en bois(20)--fenêtre simple vitrage(15)

Ces valeurs varient avec la fréquence du son

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