Onde, acoustique musicale, niveau sonore. Concours kiné St Michel 2014

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Propagation du son.
Deux personnes situées au même endroit guettent le bruit d'un train. La température extérieure est 20°C. L'une a l'oreille collée sur le rail en acier et l'autre est debout. Le train se trouve à 1,2 km. Au niveau du rail, le son est perçu au bout de 240 ms.
Le son est une onde électromagnétique à trois dimensions.. Faux.
Le son est une onde mécanique.
La célérité du son dans l'acier vaut 5,0 km/s. Vrai.
1,2 / 0,24 =5 km/s.
La vitesse du son dans l'acier est environ 15 fois plus grande que celle du son dans l'air.
Vrai.
5000 /340 ~15.
La personne qui est debout perçoit le bruit du train avec un retard de 3,26 s.
1200 / 340 ~ 3,5 s ; 3,5-0,24 ~ 3,26 s
.

Perturbation le long d'une corde.
Une perturbation, créée à t=0, en un point source S, se propage le long d'une corde élastique. Cette corde a été photographiée à la date t1 = 15 s. L'abscisse 0 du schéma correspond au point source S.

Il s'agit d'une onde progressive périodique. Faux.

La célérité de l'onde vaut  v = 0,2 m/s. Vrai.
L'onde pacourt 3 m en 15 s ; v = 3/15 = 0,2 m/s.
Le front de l'onde arrive au point C avec un retard de 15 s. Faux.
5 / 0,2 = 25 s de retard par rapport au point source.
La perturbation affecte chaque point de la corde pendant 3 s. Faux.
1/0,2= 5 s.

Un peu de musique.




Le son 1 et le son 2 ont la même hauteur . Vrai.
La fréquence du fondamental est la même pour les deux sons, environ 350 Hz.
Le son 1 et le son 2 ont le même timbre. Faux.
La composition des harmoniques est différente.

Le fondamental correspond à la fréquence de plus grande amplitude. Faux.
Le fondamental correspond à la première harmonique.

La deuxième harmonique du son 2 a pour fréquence 1416 Hz. Faux.
Fréquence du fondamental : 350 Hz ; fréquence de l'harmonique  de rang 2 : 700 Hz, fréquence de l'harmonique de rang 4 : 1400 Hz ; l'harmonique de rang 3 est absente.

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Bruit.
Lors d'un concert, un spectateur est situé à un mètre de la scène. Le son émis par le groupe de musique lui parvient avec une intensité sonore de 0,5 W m-2.
Le niveau d'intensité sonore L ( en dB) est tel que L = 10 log (I0/I) avec I, intensité du signal reçu et I0 le seuil d'audibilité. Faux.
L = 10 log (I/I0)
Le niveau sonore perçu par le spectateur est 117 dB. Vrai.
L = 10 log (0,5 / 10-12) =117 dB.
Lorsqu'un deuxième groupe se met à jouer avec la même intensité, le seuil de la douleur est atteint. Vrai.
L = 117 +3 = 120 dB.
Sachant que l'intensité sonore diminue proportionnellement au carré de l'inverse de la distance, c'est à dire que I = k/d2 avec k, constante de proportionnalité, et en considérant que le niveau sonore perçu est 120 dB, le spectateur devra reculer de plus de 30 m pour que le niveau sonore perçu perde 20 dB. Faux.
100 = 10 log ( I / 10-12) ; I =
10-12 1010  = 10-2  W m-2.
k = I d2 ;   1*12 =0,01 d2 ; d= 10 m.










  

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