1.5. Approche énergétique



Une onde sonore met en jeu une certaine énergie acoustique. Celle ci se définit par son intensité et sa puissance qui sont proportionnelles.



1.5.1. Intensité acoustique


L'intensité sonore est le flux moyen d'énergie par unité de temps à travers l'unité de surface d'onde. Elle
correspond à la puissance par unité de surface et est exprimée par I en W.m-2.  

                       
    I= P.V=P/Z


I = Intensité acoustique en Watts.m-2.
P = Pression acoustique en Pa.
V = Vitesse particulaire en m.s-1.
Z = Impédance acoustique en Rayles.

Plus on s'éloigne de la source, plus l'intensité sonore diminue. En effet, l'énergie totale se propage dans toutes les directions; elle se retrouve alors dans une sphère dont la surface augmente. L'intensité sonore décroît comme l'inverse du carré de la distance. La perte de propagation est donc de 1/R², R est le rayon de la sphère.

Pour caractériser l’intensité sonore on utilise  le décibel (dB) qui est l’unité de mesure des niveaux sonores.
On mesure le niveau sonore d’une onde à partir du logarithme de son intensité acoustique. I0 comme référence correspondant au seuil moyen de perception humaine pour une fréquence de 1000Hz. 

On définit le niveau sonore L d’une onde d’intensité I par l’expression :
                           

  L = 10 Log10(I/I0)

I0= 10-12 W.m-2.
Log10 désigne le logarithme à base 10 ou logarithme décimal.

I0 a un niveau sonore de 0 décibel (dB), le seuil de douleur de l’oreille humaine correspond à une intensité d’environ 1W.m-2 soit un niveau sonore de120 dB.


Niveau sonore (en dB) Correspondance
140
Avion au décollage
120 Seuil de douleur
90 Discothèque
70 Réfectoire bruyant
50 Restaurant
20 Chuchotement

Une diminution de 3dB équivaut à une perte d’intensité sonore de moitié, ainsi si I1 possède une intensité sonore de 1 W.m-2 et I2 de 0,5 W.m-2 alors la différence du niveau sonore entre ces deux points vaut -3 dB.

1.5.2. Puissance sonore

C'est la quantité d'énergie rapportée à une surface en Watts:


E=I.S

E = Puissance acoustique en Watts.
S
= Surface en m².
I = Intensité acoustique en dB.

Dans le cas d'une sphère: 
                                                                  

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