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07/03/2020 1 République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’ens

07/03/2020 1 République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche scientifique Université Mohamed Khider-Biskra Faculté des Sciences et de la technologie Département : Architecture 1 ère année master en Architecture Année universitaire : 2019—2020 Matière : Equipement 2 Acoustique du bâtiment Enceignant : Dr MEZERDI Toufik Cour N° 03: Son et onde sonore Chapitre I Caractérisation physique et physiologique des sons et des bruits Laboratoire LACOMOFA 07/03/2020 2 07/03/2020 2 07/03/2020 2 07/03/2020 2 Plan du cour Cour N° 03 Cour N° 03 Sons et ondes sonores Introduction 1 . Théorie de L’Acoustique 1 . 1 Notions clés de la théorie de L’Acoustique 1 2 . Définition de L’Acoustique 1 3. Définitions du son 1 4 Origine du son 2 . L’onde sonore 2.1 Formation d’une onde acoustique 2.2 Propagation du son 3. Equation de propagation d’onde 4 Quelle différence entre un son et un bruit ? 6 Physiologie et perception du son 6 1 Acoustique et perception auditive 6 11 Rôles de la perception auditive dans la vie courante 6.1.2 Place de la perception auditive dans les domaines scientifique et industriel 6 2. Physiologie de l’audition 6 2.1. La tête 6 2.2. L'oreille externe 6 2.3. L'oreille moyenne 6 2 4 L'oreille interne 6 2 5 réflexe stapédien 07/03/2020 3 07/03/2020 3 Aujourd’hui notre culture semble entièrement maîtrisée par les images, dominée par l’esthétique visuelle, à tel point que le monde du visible nous apparaît comme inné. Lorsqu’il s’agit de concevoir de nouveaux espaces, les architectes font sans cesse appel aux représentations graphiques qu’elles soient bidimensionnelles ou tridimensionnelles. Souvent trop focalisés sur la perception visuelle, ceux-ci en viendraient presque à oublier que l’espace est multi-sensoriel. Poser la question du rapport entre l’espace et les sons ne se veut nullement une réponse à l’architecture, mais plutôt un nouvel angle d’attaque pour la problématique de la perception dans la conception des espaces. Les sons ou les bruits ont la particularité d’introduire la notion de temps, et donc une quatrième dimension. Le son n’est pas fixe comme une image , il bouge ,diffuse, et évalue dans l’espace-temps . L’architecture est-elle apte à évoluer dans cet espace-temps ? Introduction Caractérisation physique et physiologique des sons et des bruits 07/03/2020 4 07/03/2020 4 07/03/2020 4 07/03/2020 4 07/03/2020 4 Cour N° 03 Caractérisation physique des sons et des bruits 1 . Théorie de L’Acoustique La théorie du son ou L’acoustique (terme forgé a partir du verbe grec (akouô),qui signifie « écouter » par Joseph Sauveur, vers 1700) 1 . 1 Notions clés de la théorie de L’Acoustique L’Acoustique L’Acoustique physique L’Acoustique physiologique La psychoacoustique Etudie a nature et les propriétés des Ondes sonores qui arrivent au tympan Etudie comment elles sont captées par le système auditif S’intéresse à la manière dont elles sont interprétées par le cerveau 07/03/2020 5 07/03/2020 5 5 07/03/2020 5 Caractérisation physique des sons et des bruits 1 2 . Définition de L’Acoustique L’acoustique est le domaine de la science qui a pour objet d’étudier les problème physique ,physiologique ,et psychologique lié a l’émission , la propagation et la réception des son et des bruits [1] L’acoustique a des applications dans de nombreux domaines des sciences de l’ingénieur, mais aussi dans les sciences de la vie et de la terre, les sciences de la santé ainsi que dans les sciences humaines et sociales (Fig 1,2). Fig 01: Domaines d’applications de l’acoustique (Source: http://asm- acoustics .be/fr/notions-acoustiques/acoustique 6 07/03/2020 6 Caractérisation physique des sons et des bruits Fig 02: disciplines associées à l'acoustique. Le premier anneau à partir du centre contient les subdivisions traditionnelles de l'acoustique et l'anneau extérieur les noms des champs artistiques et techniques qu'elle couvre (d'après [Bruneau-1983, p. 41] . 07/03/2020 7 07/03/2020 7 1 3. Définitions du son Un son correspond à tout phénomène provoquant une sensation auditive (c’est-à dire pouvant être perçu par l’oreille). Cette sensation est crée par un mouvement vibratoire dans un milieu comme l’air. Cependant, le son peut se propager dans l’eau (on parle d’acoustique sous marine) et dans les solides (par exemple, dans les rails de chemin de fer) [2] . Le son correspond à une vibration d’un milieu mécanique (fluide, solide) qui se propage dans le temps et dans l’espace avec une célérité c, dépendant du milieu de propagation. Il est produit par une source sonore (membrane de haut-parleur, voix, instrument de musique, frottement, etc.) et, à la différence de la lumière, sa propagation nécessite un milieu matériel [3]. Le son est la sensation auditive engendrée par une onde acoustique qui se propage dans un milieu. L’onde acoustique résulte d’une vibration de l’air due à une suite de pression et de dépression. Tout son résulte de la vibration d’un corps [4]. Caractérisation physique des sons et des bruits 07/03/2020 8 07/03/2020 8 07/03/2020 8 1 4 Origine du son Caractérisation physique des sons et des bruits 9 07/03/2020 9 Caractérisation physique des sons et des bruits 2 . L’onde sonore Une onde sonore est la propagation de proche en proche d’une perturbation caractérisée par une vibration des molécules du milieu autour de leurs positions d’équilibre (ou état de repos). En effet, suite à une perturbation, créée à l’origine par une source mécanique, les molécules subissent de faibles variations de pression (pression acoustique) ; elles s’entrechoquent entre elles pour transmettre la déformation (perturbation) subissant ainsi de micro- déplacements. Ces molécules reviennent à leur position initiale une fois la perturbation passée ; c'est une propagation d’énergie dans un milieu matériel sans transport de matière.(http://www.cochlea.eu/son) Antoine Lorenzi Benjamin Chaix) 07/03/2020 10 07/03/2020 10 07/03/2020 10 07/03/2020 10 07/03/2020 10 10 10 Caractérisation physique des sons et des bruits On rencontre deux sortes d'ondes : - Les ondes de vibrations mécaniques, qui se propagent dans les milieux élastiques (cordes, solides, liquides, gaz), mais ne se propagent pas dans le vide. Les ondes sonores font parties de cette famille dans la limite où leurs fréquences restent dans le domaine audible (16 Hz, 20000 Hz). - Les ondes électromagnétiques (ondes hertziennes, ondes lumineuses, rayons X ... ) qui se propagent parfaitement dans le vide et se propagent dans les milieux en y étant plus ou moins absorbées. Les ondes électromagnétiques ne seront pas développées, mais ils faut savoir qu'elles peuvent être utiliser pour transporter des ondes sonores (Radio diffusion, Télévision ... ) 11 07/03/2020 11 11 11 Caractérisation physique des sons et des bruits Une onde est invisible. Elle ne peut donc pas se représenter matériellement. Cependant, certains phénomènes témoignent de la présence de ces ondes. C’est le phénomène de propagation. Il suffit de jeter une pierre dans l’eau pour voir apparaître des ondes. L’onde sonore se distingue de l’onde lumineuse dans le sens où elle nécessite de la matière pour se propager, alors que l’onde lumineuse, portée par des photons, peut se déplacer même dans le vide. (https://sites.google.com/site/tpe1ssaintmichelleson/i) Une onde acoustique est un phénomène qui peut se produire dans d’autres milieux que l’air. L’oreille entend les sons résultant d’une onde acoustique se propageant dans l’air. Afin d’entendre quelqu’un situé derrière un mur, cette onde acoustique traverse d’abord la couche d’air entre la personne et le mur, puis le mur (solide) puis la couche d’air entre le mur et l’auditeur. Fig06:propagationsolidiennehttps://www.celluma t.fr/atouts/ une-isolation-acoustique- remarquable-avec-nos-blocs-de-b%C3%A9ton- cellulaire Fig 05: une sonnette dans une cloche dans laquelle le videaétéfait(Source: https://www. kartable. fr/ressources/physique- chimie/cours/lemission-dun- son/49898 Fig 04: Phénomène de propagation des ondes sur l’eau(Source:http://tpewifilifi.e- monsite.com/pages/ les-ondes-radio-des-ondes- electromagnetiques.html 12 12 12 12 12 07/03/2020 12 Cour N° 03 Caractérisation physique des sons et des bruits 2.1 Formation d’une onde acoustique la propagation de l’onde acoustique correspond à un déplacement des zones comprimées et dilatées et non à un déplacement de particules matérielles: celles-ci sont uniquement mises en vibration autour de leur position d'équilibre(fig) 07/03/2020 13 13 07/03/2020 13 13 13 Caractérisation physique des sons et des bruits 2.2 Propagation du son Le son est une vibration mécanique : pour se propager, il a besoin d'un support matériel susceptible de se déformer à son passage. Dans un fluide compressible, le plus souvent l'air, cette propagation se fait sous forme d'une variation de pression créée par la source sonore Fig 07: Propagation du son dans l’air (Source: http://pccollege.fr/cycle-4/cycle-4-classe-de-5eme/chapitre-ix-le-son/) 07/03/2020 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 07/03/2020 14 Une onde acoustique se propage dans l’air sur une certaine distance, appelée distance de propagation. En effet, l’onde est amortie au fur et à mesure de son parcours dans le milieu. Remarque : Les ondes acoustiques dans l’air sont des ondes longitudinales, contrairement aux vagues qui sont des ondes transversales. Caractérisation physique des sons et des bruits Fig 08: onde longitudinale (a) onde transversale (b) (Source: https://tpechauvesourisultrasons.wordpress.com/2014/01/06/a-generalites-sur-le-ondes/) a) b) 15 07/03/2020 15 15 15 15 15 15 15 15 15 07/03/2020 15 Caractérisation physique des sons et des bruits Ondes longitudinales: Une onde est dite longitudinale si la déformation du milieux matériel qu’elle provoque est parallèle à la direction de la propagation de la perturbation. Par exemple l’onde qui se propage dans un ressort Onde transversales : Une onde uploads/Science et Technologie/ cour-03son-et-onde-sonore.pdf