Ondes et son
Échelle des décibels à l'oreille
Une source plus forte augmente le niveau en décibels à distance fixe.
Échelle des décibels à l'oreille — simulation interactive de Ondes et son. Une source plus forte augmente le niveau en décibels à distance fixe. Laboratoire virtuel de physique gratuit dans le navigateur, avec mesures SI en direct et tutoriel guidé.
Échelle des décibels
L'échelle des décibels comprime une immense gamme d'intensités en des nombres maniables à l'aide d'un logarithme.
Le niveau sonore β = 10 log₁₀(I/I₀) dB. Une augmentation de 10 dB signifie dix fois l'intensité. Des sources plus puissantes augmentent β à une distance fixe.
- Niveau d'intensité β = 10 log₁₀(I/I₀)
- Différence de niveau Δβ = 10 log₁₀(I₂/I₁)
Mémoire d'enquête
Planifiez la question avant d'ouvrir le laboratoire
Le brief reprend la page pré-rendue : question directrice, prédictions concurrentes, rôles des variables, lois directrices, préparation et consignes d’analyse et de prolongement restent visibles et dans cet ordre.
Question de conduite
Les intensités sonores que les humains peuvent entendre s'étendent sur un facteur de mille milliards, depuis un murmure jusqu'à un moteur à réaction. Pourquoi mesurons-nous le volume sonore en décibels plutôt que directement en W/m² ?
Des pronostics à peser
- Les décibels utilisent une échelle logarithmique, donc des pas de dB égaux correspondent à des sauts d'intensité multiplicatifs égaux.
- Les décibels ne sont qu'une version de W/m² réétalonnée linéairement par commodité.
- Les décibels mesurent quelque chose de physiquement différent de l’intensité.
Rôles variables
Ce que vous définissez :
- Distancer (m)
Ce que vous mesurez :
- Intensité I (µW/m²)
- Niveau sonore β (dB)
Comment se déroule l'enquête
- Ouvrez le préréglage son-décibel et appuyez sur Réinitialiser. La source rayonne 0.12 W dans toutes les directions.
- Activez les lectures d’intensité et de niveau sonore chez l’observateur.
- Réglez la distance de l’observateur par rapport à la source pour chaque essai et enregistrez l’intensité et le niveau sonore.
Équation gouvernante
Niveau sonore en décibels — L = 10·log₁₀(I/I₀)
L'échelle de décibels compresse l'énorme plage dynamique de l'intensité à l'aide d'un logarithme de base 10 par rapport à l'intensité audible la plus faible I₀ = 10⁻¹² W/m², de sorte que chaque +10 dB représente un saut ×10 dans l'intensité réelle.
Ce que la feuille de travail imprimable demande aux élèves de résoudre
- Pour un essai, calculez I = P/(4πr²) en utilisant P = 0.12 W (rapport en µW/m², 1 µW/m² = 10⁻⁶ W/m²), puis β = 10·log₁₀(I/I₀) avec l'intensité de référence I₀ = 10⁻¹² W/m². Comparez les deux au tableau.
- Même si votre essai le plus proche et votre essai le plus éloigné diffèrent d'un facteur 16 en intensité, la colonne de niveau sonore ne change que d'environ 12 dB entre eux. Expliquez pourquoi en utilisant le logarithme de la formule.
Où cela apparaît au-delà du laboratoire
- L'intensité de référence I₀ = 10⁻¹² W/m² est définie comme étant à peu près le son le plus faible qu'un humain puisse entendre (0 dB). En utilisant la formule, quel niveau sonore un auditeur mesurerait-il exactement à l’intensité seuil ?
- Chaque +10 dB correspond à une ×10 augmentation d'intensité, pas à un doublement. En utilisant la formule, combien de dB environ une intensité qui double (×2) ajoute-t-elle réellement ?
- AP Physics 2 — Unit 14: Waves, Sound, and Physical Optics
- IB Physics — C.2 Wave model
- General High School Physics — Waves & sound
- NGSS High School Physics — Wave properties
- Bienvenue dans l'échelle des décibels
- Sélectionnez l'observateur
- Appuyez sur Lecture
- Sonorité logarithmique
- Ouvrez l'Inspecteur
- Bravo !
Ouvrez la simulation interactive pour construire la scène, appuyez sur Lecture et explorez avec des mesures en direct et un tutoriel guidé.
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