Acoustique

Question 1

def acoustique

Answer 1

Partie des sciences qui s’intéresse aux ondes mécaniques dans leur expression
mathématique, depuis leur production, à leur propagation dans un milieu (gaz, liquide,
solide), jusqu’à leur réception (microphone, tympan) et leur perception (oreille).

Question 2

sujet d’étude de l’acoustique

Answer 2

Etudie les vibrations : sons, ultrasons et infrasons non perceptible à l’oreille humaine
mais qui obéissent aux mêmes lois physiques.

Question 3

2 aspect de l’acoustique

Answer 3

Objectif - Concerne l’étude des grandeurs physiques liées aux vibrations acoustiques
Subjectif (ou perceptif) - Concerne l’étude des sensations auditives / perceptives provoquées par les sons (leur interprétation par notre système sensoriel)

Question 4

Trois Grand axes de l’acoustique

Answer 4

• Acoustique physique ou théorique
• Acoustique Humaine: Audition
• Domaines transversaux

Question 5

Acoustique physique ou théorique

Answer 5

Grandeurs énergétiques des ondes sonores
 Propagation des ondes sonores
 Définition et caractéristiques des ondes sonores
 L’acoustique architecturale
 L’électroacoustique
 L’imagerie médicale
 L’acoustique non-linéaire
 L’acoustique sous-marine
 L’aéroacoustique

Question 6

Acoustique Humaine: Audition

Answer 6

 Etude du système auditif
Mécanisme de perception des sons
 Production/réception de la parole

Question 7

 Domaines transversaux

Answer 7

Acoustique musicale
 Acoustique environnementale

Question 8

Concepts fondamentaux de l’Acoustique

Answer 8

celui-ci s’articule autour de la génération, la propagation et la réception des ondes mécaniques et des vibrations

Question 9

Qu’est-ce qu’un son?
D’un point de vue physique

Answer 9

Résulte d’une vibration mécanique qui met en mouvement un milieu matériel et
se propage de proche en proche générant ains

Question 10

Comment le son est classé

Answer 10

en fonction de la vitesse de propagation des vibrations dans le milieu
et de leur détection possible par l’oreille

Question 11

types de sons

Answer 11

Infra-sons : vitesse de propagation lente - inaudibles
 Sons audibles : vitesse de propagation intermédiaire
 Ultra-sons : vitesse de propagation rapide - inaudibles

Question 12

exemple d’infrason

Answer 12

Géophysique
(Tremblement de Terre,
Tonnerre, éruptions
volcaniques)
Elephant(com)

Question 13

exemples d’ultrason

Answer 13

Animal
Médical
Industriel
Spécifique

Question 14

types de son audibles

Answer 14

Médium: 300 Hz – 6 kHz
Graves: 20 Hz – 300 Hz
Aiguës: 6 kHz – 20 kHz

Question 15

caractéristique d’un son physique

Answer 15

phénomène propagatif, l’onde acoustique (ou onde sonore) s’étudie en
physique comme une onde mécanique périodique progressive

Question 16

def onde acoustique

Answer 16

Onde acoustique= onde mécanique (périodique) progressive

Question 17

Si un son n’est pas périodique, il peut être :

Answer 17

phonétique

Question 18

Comment on représente le son en physique

Answer 18

vecteur

Question 19

def son D’un point de vue subjectif/perceptif

Answer 19

sensation auditive que donne l’oreille d’un stimulus physique sonore engendré par la propagation d’une onde acoustique
-> Message physique objectif transformé par le système auditif en un
message sensoriel +ou- subjectif

Question 20

Message sensoriel caractérisé par:

Answer 20

• La tonie : en référence à la hauteur d’un son (grave ou aigu)
• La sonie : en référence à l’intensité, au volume sonore d’un son ( faible
ou fort)
• Le timbre : en référence à un ensemble de caractéristiques du son
qui permettent de distinguer deux instruments, deux voix différentes.
Le timbre est propre à chaque source sonore.

Question 21

L’analyse du son subjectif relève de

Answer 21

la psycho-acoustique

Question 22

type d’onde pour un son

Answer 22

mécanique

Question 23

type d’onde pour la lumière

Answer 23

électromagnétique

Question 24

Production d’un son nécessite

Answer 24

une source vibratoire

Question 25

Rythme d’oscillation définit

Answer 25

la fréquence 𝒇 d’oscillation.

Question 26

Différents types de sources vibratoires selon qu’elles génèrent et/ou transmettent le signal sonore:

Answer 26

Sources actives : génération et transmission du signal sonore Sources passives : limitées à la transmission d’un signal sonore leur parvenant d’une source émettrice extérieure sur un domaine fréquentiel commun (phénomène de résonance)

Question 27

types de sources actives

Answer 27

• Actives directes (du domaine du « vivant ») : voix, stridulations, cris, naturels (vagues, tonnerre…) • Actives indirectes : font appel à une source d’énergie extérieure pour être générées (haut-parleurs électromécaniques, piézo-électriques…)

Question 28

caractéristique d'une source passive

Answer 28

Possèdent des propriétés mécaniques (tension, élasticité…) leur permettant de réémettre le signal sonore reçu (poutre, tympan,…)

Question 29

A quoi sert la géométries spatiales des sources vibratoires

Answer 29

Conditionnent les caractéristiques spatiales et énergétiques de l’onde sonore résultante.

Question 30

différentes géométries

Answer 30

Ponctuelle, volumique ou surfacique

Question 31

la géométrie spaciales conditonne

Answer 31

différentes directions de propagation de l’onde sonore à partir de sa source

Question 32

types de directions de propagation

Answer 32

Omnidirectionnelle : émet dans toutes les directions (cas absolu de la source ponctuelle) Directionnelle : émet dans des directions privilégiées

Question 33

Le mouvement de la membrane est dit

Answer 33

sinusoïdal

Question 34

Caractéristiques physiques des vibrations

Answer 34

 Période temporelle 𝑻 en seconde (s)  Fréquence 𝒇 en Hertz (Hz = s-1

Question 35

T caractérise quoi

Answer 35

le plus petit intervalle de temps à la fin duquel un processus se répète identique à lui-même. Le phénomène est alors dit périodique.

Question 36

f caractérise quoi

Answer 36

le nombre de fois qu’un phénomène périodique de période T se reproduit par unité de temps ( = 1seconde)

Question 37

formule f

Answer 37

f = 1/T

Question 38

Qu'est ce que nécessite la production du son

Answer 38

nécessite que la source vibratoire soit en contact avec un milieu matériel

Question 39

Source de la propagation d'un son

Answer 39

phénomène de déformation élastique du milieu sous l’effet des vibrations de la source

Question 40

Prérequis pour propagtion d'un son

Answer 40

la présence d’un milieu matériel « isotrope » (propriétés identiques en tout point du milieu), pour que l’onde sonore puisse se propager

Question 41

Caractéristique sur type d'onde selon le mileu

Answer 41

Le type d’onde généré dépend des caractéristiques mécaniques du milieu, c’est-à-dire la capacité de ce milieu à se déformer au passage de l’onde et à retrouver son état initial après qu’elle ait cessé.

Question 42

Prévalence des milieux élastiques (air, eau,…) pour la propagation

Answer 42

c’està-dire des milieux qui se déforment aisément sous l’effet d’une contrainte mécanique et reprennent leurs formes initiales lorsque celle-ci cesse d’agir

Question 43

En l’absence d’obstacle, que fait l'onde

Answer 43

l’onde sonore se propage en ligne droite à l’image de la propagation d’une onde lumineuse

Question 44

mileu sans son propagé

Answer 44

le vide

Question 45

phénomènes liés au milieu traversé

Answer 45

Phénomène d’atténuation au cours de la propagation en fonction de la distance parcourue Phénomène de diffusion par les particules du milieu dépendant de la longueur d’onde et de la taille des particules Phénomène de réflexion/transmission lors du passage d’un milieu à un autre Phénomène de diffraction

Question 46

phénomènes liés au milieu traversé

Answer 46

Phénomène d’atténuation au cours de la propagation en fonction de la distance parcourue Phénomène de diffusion par les particules du milieu dépendant de la longueur d’onde et de la taille des particules Phénomène de réflexion/transmission lors du passage d’un milieu à un autre Phénomène de diffraction

Question 47

Une couche d’air contient 𝑛 molécules d’air et se caractérise par:

Answer 47

une pression 𝑃 = 𝑃𝑎𝑡𝑚 (Pa), • une masse volumique 𝜌 (kg.m-3), • un volume 𝑉 (m3). • une température 𝑇 = 273 + 𝑡 (K)

Question 48

une membrane se mette à vibrer sous l’effet de chocs répétés :

Answer 48

Elle se met donc à osciller rapidement autour de sa position d’équilibre à une fréquence 𝒇, avec une amplitude de déplacement extrémale 𝑫 = ||𝑫|| (vec) .

Question 49

un déplacement 𝑫 produit

Answer 49

déplacement local, c’est-à-dire une perturbation - mécanique - de la couche d’air en contact direct avec la membrane

Question 50

un déplacement 𝑫 produit

Answer 50

déplacement local, c’est-à-dire une perturbation - mécanique - de la couche d’air en contact direct avec la membrane

Question 51

Une perturbation mécanique a pour conséquence

Answer 51

une variation locale de la densité du fluide – même nombre de molécules d’air dans un plus petit volume et à un changement de pression

Question 52

une surpression par rapport à la pression atmosphérique

Answer 52

c’est la pression acoustique 𝑷𝒂𝒄

Question 53

étape des variations de pressions périodiques

Answer 53

Perturbation dans le sens de l'onde - transmission de la perturbation - Perturbation dans le sens inverse, retour à la place initiale

Question 54

propagation d’une onde acoustique

Answer 54

succession de compressions et dilatations du milieu sous l’effet de la perturbation initiale.

Question 55

La vitesse à laquelle la perturbation est transmise de proche en proche

Answer 55

célérité

Question 56

caractéristique de la célérité

Answer 56

Elle rend compte de la vitesse de propagation de l’onde et dépend uniquement des caractéristiques du milieu de propagation

Question 57

que montre A l’instant 𝑡 = 𝑡0, l’évolution spatiale de la pression (état de pression instantané) dans l’air

Answer 57

une alternance périodique entre des zones de compression et des zones de dilatation.

Question 58

Nom complet de λ en acoustique

Answer 58

période spatiale

Question 59

𝑃 (𝑥) =

Answer 59

𝑃𝑎𝑡𝑚 + 𝑃𝑎𝑐(𝑥)

Question 60

𝑃𝑎𝑐(𝑥) =

Answer 60

𝑃0 sin(−𝑘. 𝑥)

Question 61

k (nombre d'onde) =

Answer 61

2π/λ

Question 62

que représente k

Answer 62

la norme du vecteur d’onde 𝒌 qui donne la direction de propagation de l’onde acoustique

Question 63

que représente La dépendance en « 𝒙 » de l’état de pression à l’instant 𝑡 = 𝑡0

Answer 63

la propagation spatiale de l’onde acoustique.

Question 64

𝑃 (𝑡) =

Answer 64

𝑃𝑎𝑡𝑚 + 𝑃0 sin(2. 𝜋. 𝑓.𝑡)

Question 65

caractéristique de La périodicité 𝑇 des variations de pression de l’air

Answer 65

identiques à celle de la source vibratoire qui leur a donné naissance

Question 66

Que représente La dépendance en « 𝒕 » de l’état de pression à l’instant 𝑥 = 𝑥0

Answer 66

l’évolution temporelle de l’onde acoustique.

Question 66

Que représente La dépendance en « 𝒕 » de l’état de pression à l’instant 𝑥 = 𝑥0

Answer 66

l’évolution temporelle de l’onde acoustique.

Question 67

L’onde acoustique présente donc une double périodicité :

Answer 67

Une périodicité temporelle: elle se reproduit identique à elle-même au cours du temps. Une périodicité spatiale: elle se reproduit également identique à elle-même dans l’espace.

Question 68

En un point 𝒙 = 𝒙𝟎 de l’espace, les variations temporelles de pression 𝑃 𝑡 s uivent

Answer 68

une courbe sinusoïdale, de période temporelle 𝑻.

Question 69

A l’instant 𝒕 = 𝒕𝟎, les variations spatiales de pression 𝑃 𝑥 suivent

Answer 69

une courbe sinusoïdale, de période spatiale 𝛌.

Question 70

équation de d’Alembert def

Answer 70

La relation entre les états de pression 𝑃 (𝑥,𝑡) dans l’espace et le temps lors de la propagation d’une onde sonore est donnée par l’équation d’onde:

Question 71

équation d'alembert (écris là fdp)

Answer 71

𝜕²𝑃/𝜕𝑥² − 1/𝑐² x 𝜕²𝑃/𝜕𝑡²= 0

Question 72

Solution équation d'alembert

Answer 72

𝑃 (𝑥,𝑡) = 𝑃𝑎𝑡𝑚 + 𝑃0 sin(2. 𝜋. 𝑓.𝑡 − 𝑘. 𝑥)

Question 73

l’équation de d’Alembert solution mais qu'avec la variation de pression par onde sonore

Answer 73

𝑃𝑎𝑐 (𝑥,𝑡) = 𝑃0 sin(2. 𝜋. 𝑓.𝑡 − 𝑘. 𝑥)

Question 74

def pulsation

Answer 74

vitesse à laquelle s’effectue un aller-retour complet – c’est-à-dire une période 𝑇 - par unité de temps.

Question 74

def pulsation

Answer 74

vitesse à laquelle s’effectue un aller-retour complet – c’est-à-dire une période 𝑇 - par unité de temps.

Question 75

Pulsation / vitesse angulaire 𝜔 en radian par seconde (rad/s) =

Answer 75

= 𝟐𝝅f

Question 76

Equation d'Alembert avec pulsation

Answer 76

𝑃𝑎𝑐 (𝑥,𝑡) = 𝑃0 sin(𝜔.𝑡 − 𝑘. 𝑥)

Question 77

En vibration

Answer 77

P augmente V diminue T (273 + t) et n constant

Question 78

P =

Answer 78

F/S

Question 79

vitesse particulaire 𝒗, également appelée vitesse acoustique

Answer 79

vitesse d'ocillation des molécules

Question 80

𝜆 =

Answer 80

𝑐𝑇 = 𝑐/f

Question 81

𝒖 (𝒙, 𝒕) =

Answer 81

𝑼𝟎 𝒔𝒊𝒏(𝝎 𝒕 − 𝒌 𝒙 + 𝝋) 𝑢(𝑥,𝑡) : déviation (m) 𝑈0: Amplitude maximale de déviation (m) 𝜔 = 2𝜋𝑓: pulsation (rad/s) 𝑓: fréquence (Hz) 𝑘: nombre d’onde (rad/m) 𝜑: phase de l’onde (rad)

Question 82

𝑣 (𝑥,𝑡) =

Answer 82

𝑈0 𝜔 cos (𝜔 𝑡 − 𝑘 𝑥) = 𝑉0 sin (𝜔 𝑡 − 𝑘 𝑥 + 𝜋/2)

Question 82

V0 (Amplitude maximale de vitesse) =

Answer 82

𝑼𝟎 𝜔

Question 83

caractéristique de valeur efficace (effective)

Answer 83

permet de caractériser le comportement d'un phénomène , car c’est la seule qui est mesurable par un détecteur Elle correspond à la moyenne quadratique de la valeur instantanée sur la période 𝑇, pour une position fixe 𝑥 = 𝑥0.

Question 84

Veff (vitesse particulaire effective)

Answer 84

𝑼𝟎 𝝎/2e0,5 (racine carré)

Question 85

lien entre vitesse et déviation

Answer 85

Vitesse 𝒗(𝒙, 𝒕) et déviation (𝒖 𝒙, 𝒕) se font dans la même direction, mais avec des amplitudes et des phases différentes.

Question 86

Alors que l’onde sonore se propage à la célérité « c », la variation de pression instantanée se déplace à la vitesse particulaire instantanée 𝒗. La pression acoustique 𝑃𝑎𝑐 (𝑥,𝑡) peut donc s’écrire:

Answer 86

𝑃𝑎𝑐 (𝑥,𝑡) = 𝑃0 sin (𝜔𝑡 − 𝑘𝑥) = 𝜌 𝑐 𝑣 (𝑥,𝑡) = 𝑍 (𝑣 𝑥,𝑡) 𝑃0 : pression acoustique crête 𝑣(𝑥,𝑡) : vitesse particulaire (mm.s-1) 𝜌 : masse volumique (kg.m-3 𝑐 : célérité (m.s-1) 𝒁 = 𝝆 c L’ impédance acoustique (kg.m-2.s-1)

Question 87

P0 (Amplitude maximale de pression) =

Answer 87

𝒁 𝑽𝟎 = 𝑼𝟎 𝒁𝜔

Question 88

𝑷𝒆𝒇𝒇 =

Answer 88

𝑷𝟎/𝟐e0,5 = 𝑼𝟎𝒁𝝎/2e0,5

Question 89

Notion de phase et de déphasage

Answer 89

La phase d’un phénomène périodique permet de repérer dans quelle partie de son cycle se trouve le phénomène considéré.

Question 90

notation phase

Answer 90

𝝋

Question 91

notation déphasage

Answer 91

différence de phase ∆𝝋

Question 92

Pour évaluer un déphasage entre deux phénomènes périodiques il est nécessaire de

Answer 92

définir un signal de référence dont la phase sera considérée comme nulle

Question 93

Le déphasage permet de savoir

Answer 93

si l’un des phénomènes est en avance ou en retard sur l’autre….

Question 94

Le déphasage entre la vitesse et la déviation, c’est-à-dire la différence de phase, est tel que:

Answer 94

∆𝝋 = 𝝅/𝟐− 𝟎 = 𝝅/2

Question 95

Ce déphasage peut se traduire temporellement

Answer 95

∆𝑻 =𝑻/𝟒− 𝟎 = 𝑻/4

Question 96

différents cas de ∆𝝋

Answer 96

Si ∆𝝋 >0 : 2 en avance de phase sur 1 • Si ∆𝝋 <0 : 2 en retard de phase sur 1 • Si ∆𝝋=0 ou k2π : mouvements 1 et 2 en phase ou synchrones • Si ∆𝝋 = π ou (2k+1)π : mouvements 1 et 2 en opposition de phase • Si ∆𝝋 = π/2 ou (2k+1)/2 : mouvements 1 et 2 en quadrature

Question 97

Si les molécules du milieu se déplacent parallèlement à la direction de propagation de l’onde, l’onde est dite

Answer 97

longitudinale (onde de pression) (cas de la propagation d’une onde sonore dans l’air)

Question 98

Si les molécules du milieu se déplacent perpendiculairement à la direction de propagation de l’onde, l’onde est dite

Answer 98

transversale (onde de cisaillement) (tremblement de terre)

Question 99

Son pur

Answer 99

Composé d’une seule fréquence⟹ correspond à une onde périodique progressive sinusoïdale pure qui oscille autour d’une fréquence fondamentale 𝑓0

Question 100

equation son pur

Answer 100

𝑃 (𝑥,𝑡) = 𝑃0 cos (𝜔0𝑡 − 𝑘𝑥) = 𝑃0 cos (2𝜋𝑓0𝑡 − 𝑘x)

Question 101

Son complexe périodique

Answer 101

Correspond à une somme de sons purs de fréquences respectives 𝑓0, 𝑓1, 𝑓2 ,…(𝑓0 fondamental, 𝑓1, 𝑓2, .. les fréquences harmoniques) ayant tous une relation de phase les uns avec les autres. Les fréquences harmoniques à la fréquence fondamentale sont définies comme des fréquences multiples de celle-ci: 𝑓𝑛 = 𝑛. 𝑓0

Question 102

Décomposition en série de Fourier

Answer 102

(passage du domaine temporel au domaine fréquentiel)⟹ permet de distinguer les différentes fréquences (fondamentale et harmoniques) ainsi que leurs niveaux sonores respectifs, qui composent le son complexe

Question 103

equation fourier

Answer 103

𝑃 (𝑥,𝑡) = 𝑃0 𝑐𝑜𝑠 (2𝜋𝑓0𝑡) + 𝑃1 𝑐𝑜𝑠 (2𝜋𝑓1𝑡 + 𝜑1) + 𝑃2 (𝑐𝑜𝑠 2𝜋𝑓2𝑡 + 𝜑2) + ⋯

Question 104

Son complexe non-périodique (quelconque)

Answer 104

Correspond à une superposition de sons purs sans lien entre les fréquences, c’està-dire que les fréquences ne sont pas des multiples les unes des autres

Question 105

caractéristiques Son complexe non-périodique (quelconque)

Answer 105

 Le bruit est un son complexe non périodique  Le son d’un instrument de musique est un son complexe périodique  Les sons produits par la parole sont des sons complexes périodiques ou non suivant le mode d’excitation du larynx