Pollution acoustique dans une web radio, bac général 2021.

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L'animateur est installé, derrière une fenètre, dans une pièce équipée d'un ordinateur auquel est relié un microphone. L'objectif de cet exercice est de vérifier si des sources sonores parasites peuvent géner l'émission radio.
Lorsque l'animateur radio parle, sa voix a une puissance sonore moyenne de valeur égale à 4,0 µW. On fait l'hypothèse que le son est uniformément réparti sur une sphère de rayon r centrée sur la bouche de l'animateur.
Le microphone est considéré dans un premier temps comme unidirectionnel : il possède les mêmes propriétés de captation dans toutes les directions, quelle que soit la position de la source sonore.
1. Montrer que l'intensité sonore moyenne du son reçu par le microscope placé à 50 cm de la bouche de l'animateur a environ pour valeur Imoy =1,3 10-6 W m-2.
Imoy = P / (4 pr2)=4,0 10-6 /(4 x3,14 x0,502) ~
1,3 10-6 W m-2.

2. Déterminer le niveau d'intensité sonore moyen Lmoy à cette distance.
Lmoy = 10 log ( Imoy / I0) =10 log (1,3 10-6 / 10-12) =61 dB.

Un avion à réaction décolle à une distance de 4,0 km de la pièce depuis laquelle se déroule l'émission de web radio. La puissance sonore de cet avion est P = 1,0 105 W. La vitre de la fenètre derrière laquelle est situé l'animateur a un indice d'affaiblissement acoustique de 25 dB.

3. Préciser, en l'expliquant, la nature de l'atténuation acoustique due à la vitre.
Une partie de l'onde incidente est absorbée par la vitre, une autre partie est réfléchie vers l'extérieur. Seule une partie de l'onde est transmise dans la pièce.

4. Déterminer, à partir de calculs, si l'avion constitue une gène pour l'émission de radio.
Iavion = P / (4 pr2)=1,0 105 /(4 x3,14 x40002) ~5 10-4 W m-2.
L = 10 log ( I / I0) =10 log (5 10-4 / 10-12) =87 dB.
Atténuation due à la vitre : 25 dB ; 87-25 =62 dB.
Intensité sonore à l'intérieur de la pièce due à l'avion : I = I0 x 106,2 =10-5,8 =1,6 10-6 W m-2.
Intensité sonore totale dans la pièce : 1,6 10-6 +1,3 10-6 =2,9 10-6 W m-2.
Niveau sonore correspondant : L = 10 log
(2,9 10-6 / 10-12) =64,6 dB.
L'avion peut constituer une gène.

Pour permettre des discussions entre les techniciens dans la même pièce sans occasionner de gène pour l'émission, on utilise un microphone de directivité cardioïde large. Il permet de privilégier une source vers laquelle le micro est dirigé. Le signal capté est atténué en fonction de la position de la source sonore. L'atténuation ne dépend pas de la fréquence de l'onde sonore.
Le diagramme polaire du microphone permet de  déterminer l'atténuation du signal sonore en fonction de l'angle entre la direction d'émission et l'axe principal du micro. Chaque cercle concentrique correspond à une valeur d'atténuation en décibel.
On considère que la conversation n'a pas d'effet sur la qualité de l'émission si son niveau sonore capté par le micro est inférieure à 30 dB.
La puissance sonore de la conversation est 1,0 µW. La conversation a lieu à 1,5 m du microphone.
5. Préciser les directions dans lesquelles la conversation peut avoir lieu sans gène pour l'émission.
I = P / (4 pr2)=1,0 10-6 /(4 x3,14 x1,52) ~3,53 10-8 W m-2.
L = 10 log ( I / I0) =10 log (3,53 10-8 / 10-12) ~45 dB.
L'atténuation doit être au moins égale à 45-30 = 15 dB.


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