Haut-parleur et micro : correction des exercices

Exercice 9 page 91 :

1. Le haut-parleur convertit une tension électrique en une vibration de l’air (ondes mécanique). Le microphone

est également un transducteur électro-acoustique. Il convertit une vibration de l’air en une tension électrique.

2. a. L=10 log(I/I₀) = 90 dB  d'où I/I₀= 10^(L/10) avec I₀= 10^-12 W/m² 

Nous obtenons par conséquent I=10^-12*10⁹ = 10^-3W/m²  (à une distance d=1 m)

b.L'intensité est la puissance par une unité de surface I=P/S . La puissance sonore émise par le haut- parleur à une distance de 1 m est la puissance reçue par une sphère de rayon R=d= 1 m . En admettant que l'intensité est la même dans toutes les directions (répartition isotrope) , la surface d'une sphère de rayon R étant égla à 4pR² , nous en déduisons :   P= I*4*p*d² = 12,5 mW.

c. Le rendement est défini par le rapport h=(puissance sonore/(puissance électrique)=12,5.10^-3/1=1,25 % (assez faible !)

3. Le haut-parleur peut bien évidemment émettre un son ! L’enceinte acoustique va amplifier et enrichir ce son.

Exercice 11 page 92 :

a. La gamme de fréquence audible par l’homme s’étend de 20 Hz à 20 kHz.

b. À 500 Hz : h(30°) = –5 dB ; à 2 000 Hz : h(30°) = –5 dB.(le cercle extérieur correspond à une baisse de 0 dB . Une évolution vers le centre des cercles concentriques correspond à une baisse plus importante du niveau sonore). Il est clair qu'ici , à 30 ° de l'axe de l'enceinte , la baisse du niveau sonore est la même à 500 Hz et à 2000 Hz

c. À 500 Hz : h(150°) = –8 dB ; à 2 000 Hz : h(150°) = –11 dB. Ici la baisse du niveau sonore est plus importante (pour un angle de 150 °) à 2000 Hz qu'à 500 Hz .

d. La diffraction des ondes nous apprend que lorsqu’une onde rencontre un obstacle dont les dimensions sont proches ou inférieures à la longueur d’onde concernée, une onde diffractée est générée présentant des extrema (maxima et minima)  On repère un comportement analogue à 2 000 Hz à l’arrière de l’enceinte.

Exercice 12 page 92 :

a. Voix : vibration sonore, acoustique -----> microphone : déplacement mécanique induisant un courant électrique générant à son tour une tension ------>amplificateur : tension électrique ----> tête de gravure laser : puissance électrique ----> compact disque : signal numérique.

b. Compact-disc : signal numérique ---> tête laser : signal numérique ----> convertisseur N/A :signal analogique----> amplificateur : tension électrique ---->enceinte acoustique : déplacement mécanique ---->son : vibration de l’air.

Exercice 13 page 92 :

a. DP = P₀*10^(L/20) = 20 * 10^127/20 =20*10^6,35 = 44,7.10⁶ µPa = 44,7 Pa .

b. La plage de fréquence audible la plus étendue pour l’Homme est de 20 Hz à 20 kHz ;

proposer une plage de 17 Hz à 27 KHz n’est pas raisonnable sauf si vous souhaitez faire écouter à un chien sa musique préférée !!

Exercice 14 page 93 :

a. La réduction bruit a un objectif de confort. C’est un système électronique qui réduit les bruits extérieurs optimisant ainsi la qualité de l’écoute souhaitée.

b. Le bon fonctionnement du système à réduction de bruit impose que le bruit soit périodique dans le temps. Le système peut alors annihiler ce bruit périodique.

c. Le principe de fonctionnement du casque est présenté schématiquement dans le document 1. Un circuit électronique incorporé dans le casque (par exemple) va :

• capter le bruit ambiant périodique ;

• créer un signal électrique copié, identique en amplitude et fréquence au bruit ambiant périodique, mais en opposition de phase ;

• ajouter ce signal créé pour réduire le bruit ambiant périodique.

Un claquement de porte n’est pas périodique et ne peut donc pas être copié puis soustrait. Le casque n’isole pas d’un claquement de porte.