Intensité sonore et loi du carré inverse

1 · Prédire

Un haut-parleur diffuse le son de manière égale dans toutes les directions. Si un auditeur s’éloigne deux fois plus, de combien l’intensité sonore diminue-t-elle ?

• L'intensité chute à 1/2 — elle diminue linéairement avec la distance.
• L'intensité chute à 1/4 — elle diminue avec le carré de la distance.
• L'intensité reste la même quelle que soit la distance.

2 · Configurer

1. Ouvrez le préréglage d'intensité sonore et appuyez sur Réinitialiser. La source rayonne 0.05 W dans toutes les directions (étalement sphérique).
2. Activer la lecture de l’intensité chez l’observateur.
3. Réglez la distance de l’observateur à la source pour chaque essai et enregistrez l’intensité.

3 · Collecter les Données

Tracez l'intensité I (axe y) par rapport à 1/r² (axe x) pour vos trois essais. La droite passe-t-elle directement par l’origine ?

4 · Analyser

1. Pour un essai, calculez I = P/(4πr²) en utilisant P = 0.05 W, en exprimant votre réponse en µW/m² (1 µW/m² = 10⁻⁶ W/m²). Comparez avec le tableau.
2. Expliquez, à l'aide de la surface d'une sphère 4πr², pourquoi la puissance sonore se propageant vers l'extérieur fait décroître l'intensité en 1/r² plutôt qu'en 1/r.

5 · Approfondir

1. Doubler la distance divise par quatre l'intensité, mais le volume (en décibels) ne semble diminuer que d'une quantité fixe à chaque fois que la distance double. Regardez l'expérience son-décibel  : quel type de fonction transforme un rapport d'intensité ×4 en une différence de dB fixe ?
2. Cette expérience suppose que la source rayonne de manière égale dans toutes les directions. Un mégaphone concentre plutôt le son dans un cône étroit. Comment vous attendez-vous à ce que la loi d'intensité 1/r² change pour une source focalisée à la même distance ?

La physique derrière cette expérience

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