FORMULES de PHYSIQUE
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PRESSION ACOUSTIQUE
-pression acoustique
Une pression acoustique résulte de la vibration d'une onde acoustique, qui crée 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)
Relations entre unités :
1 atmosphère (atm)(ou pression normale) vaut 1,01325.105 Pa
1 bar (b) vaut 105 Pa
1 kilogramme-force par cm² vaut 9,806.104 Pa (donc pas loin de 100.000 Pascals)
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
RELATIONS avec AUTRES GRANDEURS ACOUSTIQUES VOISINES
-relation avec la puissance acoustique
pression pa(Pa) = puissance P(W) / débit-volume Q(m3/s)
-relation avec l'impédance acoustique
pa = v.f² / Za
avec pa(Pa)= pression acoustique
Za(m²/kg-s)= impédance acoustique
f(Hz)= fréquence et v(m/s)= vitesse
-relation avec l'intensité acoustique surfacique
pa = [2(ρ'.vc).p*k]1/2
où p*k(W/m²)= puissance surfacique acoustique (d’un son d’une onde plane)
pa(Pa)= pression acoustique
ρ'(kg/m3)= masse volumique du milieu
vc(m/s)= vitesse du son dans ce milieu
l(m)= distance jusqu'à la source
-relation avec la vitesse du son
pa = ρ'.vc² Dp = (p0). ρ'.v².c
où ρ'(kg/m3)= masse volumique du milieu où se propage le son
vc(m/s)= vitesse (célérité) du son dans ce milieu de compressibilité c(Pa-1)
p0(Pa) est la pression à l'origine du son
Si en outre la célérité vc est proportionnelle à ρ', il y a grande augmentation de pa
(onde de choc de Mach)
Équation d’Euler en acoustique
dpa / dl = ρ'.dvc / dt
avec pa(Pa)= pression acoustique
ρ’(kg/m3)= masse volumique du milieu
vc(m/s)= vitesse du son dans ce milieu
l(m)= distance
t(s)= temps
PRESSION ACOUSTIQUE PERÇUE par L’OREILLE
L'oreille perçoit les sons, surtout grâce aux variations de pression acoustique.Mais la plage de ces variations est trop importante pour la mesurer avec facilité et on utilise donc en pratique des échelles logarithmiques dites niveaux:
-le niveau sonore
est le plus usuellement rencontré dans les références commerciales et autres repères pragmatiques. Il est défini par yu(en décibels) = 20 log(p1/ p0)
où p1 est la pression mesurée dans le phénomène en cause et p0 est une pression acoustique de référence (valant 2.10-5 Pa, etreprésentant le seuil inférieur d’audition humaine)
En pratique et dans l’air, le niveau sonore est tel que:
yu = -11 -20.log ( l2/ l1) + logF’b
avec yu(dB)= variation de niveau
l2(m)= distance du lieu de mesure à la source
l1(m)= distance-repère, à 1 m. de la source
F'b(nombre)= facteur global de directivité
-incidence de la distance
les fronts d'ondes sont des sphères concentriques centrées sur l'émetteur et la pression est inversement proportionnelle à la distance
Valeurs de niveaux sonores à distance moyenne
1 salle de bureau(50 dB)--1 automobile en marche normale(85 dB)--1 brouhaha dans une salle publique(85 dB)--1 walkman casqué(100 dB)--
1 discothèque(100 à 105 dB)--seuil de douleur(126 dB)
-le niveau émergent
pour qu'une source acoustique soit perçue distinctement dans une ambiance chargée d'autres sons (ou bruits), il faut qu'elle ait une "émergence" de 15 décibels de plus que celle d'ambiance
-le niveau pondéré
--la courbe de réponse d'un appareil est la représentation de la variation du niveau sonore restitué en fonction de la fréquence du son
Donc on se doit d'appliquer un coefficent de pondération décibélique sur les valeurs usuelles du niveau sonore. Les pondérations sont les suivantes >>> .
--pour un son de 125 Hz >> (-25 décibels) --pour 250 Hz >> (-8 dB)
--pour 500 Hz >> (-3 dB)-- pour 1000 Hz >> (0 dB)--pour plus de 2000 Hz >> (+1 dB)
-sensations envers les variations de puissance acoustique
Un niveau peut être exprimé à travers la puissance acoustique -compte tenu de la relation >> pression acoust° = (puissance acoust°/ (débit du fluide propagateur)