{"id":4075,"date":"2018-08-06T14:31:03","date_gmt":"2018-08-06T12:31:03","guid":{"rendered":"https:\/\/enbau-online.ch\/bauphysik\/?p=4075"},"modified":"2018-09-24T19:30:10","modified_gmt":"2018-09-24T17:30:10","slug":"7-2-le-son-aux-interfaces-entre-milieux-interactions","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/enbau-online.ch\/bauphysik\/fr\/7-2-le-son-aux-interfaces-entre-milieux-interactions\/","title":{"rendered":"7.2 Le son aux interfaces entre milieux: interactions"},"content":{"rendered":"

7.2.1 Absorption, r\u00e9flexion, dissipation<\/h2>\n

Les lois de l’optique g\u00e9om\u00e9trique (optique des rayons) sont aussi utilisables en acoustique quand la dimension d<\/i> des objets plans rencontr\u00e9s par les ondes sonores est plus grande que leurs longueurs d’onde (d <\/i>>>\u202f\u03bb<\/i>).<\/p>\n

\"Son<\/div>\n
Fig.\u202f7.15:\u2002Son \u00e0 l’interface entre deux milieux (attention: les coefficients d’absorption optiques et acoustiques sont d\u00e9finis diff\u00e9remment, voir \u00e0 ce sujet aussi la section 2.1.1<\/a>, rayonnement thermique)<\/div>\n

<\/h3>\n

Ainsi, par exemple, une partie de l’\u00e9nergie d’une onde incidente sur un interface entre l’air et un objet solide est r\u00e9fl\u00e9chie.<\/p>\n

\"R\u00e9flexion<\/div>\n
Fig.\u202f7.16:\u2002R\u00e9flexion sur un interface entre deux milieux<\/div>\n

<\/h3>\n

Entre l’onde incidente et l’onde r\u00e9fl\u00e9chie appara\u00eet une diff\u00e9rence de phase qui augmente avec la diminution de l’imp\u00e9dance acoustique caract\u00e9ristique de la paroi. Sur les parois acoustiquement rigides <\/i>(vitesse acoustique des particules \u2192 0) un doublement de la pression appara\u00eet lorsque l’incidence est normale (pas de diff\u00e9rence de phase). Par contre, pour les parois acoustiquement tr\u00e8s flexibles<\/i> (pression acoustique \u2192 0), un doublement de la vitesse des particules r\u00e9sulte du retournement de phase. Quand l’imp\u00e9dance de la paroi et la r\u00e9sistance aux ondes de l’air correspondent, il n’appara\u00eet pas d’onde r\u00e9fl\u00e9chie ce qui signifie que l’\u00e9nergie sonore p\u00e9n\u00e8tre dans la paroi et y sera absorb\u00e9e.<\/p>\n

<\/h3>\n
(7.15)<\/div>\n

<\/p>\n

<\/h3>\n

Attention: les coefficients<\/i> de r\u00e9flexion et d’absorption doivent \u00eatre clairement distingu\u00e9s des facteurs<\/i> de r\u00e9flexion et de transmission (\u200a\u00abcoefficient de\u200a\u00bb: rapport d’intensit\u00e9s; \u200a\u00abfacteur de\u200a\u00bb: rapport d’amplitudes)<\/p>\n

Dans les pi\u00e8ces ferm\u00e9es, les ondes sonores se r\u00e9fl\u00e9chissent en partie de nombreuses fois. Quand il n’y a pas assez d’absorption acoustique sur les surfaces des parois, ceci produit une r\u00e9verb\u00e9ration due aux temps de vol des ondes sonores qui peut \u00e9ventuellement d\u00e9teriorer l’intelligibilit\u00e9 et le timbre. Quand les dimensions des rugosit\u00e9s de surface d’orientation quelconque sont plus grandes que la longueur d’onde du son incident, chaque \u00e9l\u00e9ment de surface r\u00e9fl\u00e9chit chaque train d’onde dans toutes les directions possibles (r\u00e9flexion diffuse). <\/i><\/p>\n

L’origine usuelle de l’absorption acoustique (amortissement acoustique) est le frottement interne (principalement dans les mat\u00e9riaux poreux comme la ouate, le feutre, les mat\u00e9riaux fibreux etc.) et la conduction de chaleur. Les deux processus tendent \u00e0 \u00e9galiser localement les diff\u00e9rences de vitesse (impulsion entre les mol\u00e9cules) et de temp\u00e9rature (transport de chaleur par les mol\u00e9cules) ce qui retire de l’\u00e9nergie \u00e0 l’onde acoustique (transformation en chaleur: dissipation<\/i>) donc r\u00e9duit son intensit\u00e9. La grandeur d\u00e9terminante pour d\u00e9crire l’amortissement interne est ce que l’on appelle le taux d’amortissement<\/i> (taux de dissipation) qui indique le rapport entre la part de l’\u00e9nergie acoustique transform\u00e9e en chaleur \u00e0 chaque p\u00e9riode d’oscillation et l’\u00e9nergie vibratoire m\u00e9canique recyclable. Pour les mat\u00e9riaux de construction les taux d’amortissement se situent entre 10\u20133<\/sup> et 10\u20131<\/sup>: b\u00e9ton, brique 10\u20133<\/sup> \u00e0 10\u20132<\/sup> et panneaux de fibres min\u00e9rales (1\u20132)\u2009\u2219\u200910\u20131<\/sup>. Il en ressort que l’amortissement du son solidien est normalement tr\u00e8s faible dans les mat\u00e9riaux solides:<\/p>\n

<\/div>\n
Tab.\u202f7.4:\u2002Amortissement acoustique du son solidien dans une s\u00e9lection de mat\u00e9riaux<\/div>\n

<\/h3>\n

La disposition de rev\u00eatements absorbants au sol, sur les parois et au plafond d’un local, permet de r\u00e9duire l’intensit\u00e9 des ondes r\u00e9fl\u00e9chies. Le niveau sonore d\u00e9cro\u00eet et la r\u00e9verb\u00e9ration est \u00e9court\u00e9e.<\/p>\n

7.2.2 Effets de r\u00e9sonance<\/h2>\n

Si des masses oscillantes (\u00ab\u200ar\u00e9sonateurs\u200a\u00bb) sont activ\u00e9es de l’ext\u00e9rieur par une force p\u00e9riodique, une oscillation forc\u00e9e se produit. L’amplitude des masses excit\u00e9es peut alors consid\u00e9rablement augmenter pour des fr\u00e9quences d’excitation situ\u00e9es dans une plage d\u00e9termin\u00e9e (\u2192 r\u00e9sonance<\/i>).<\/p>\n

\"Evolution<\/div>\n
Fig.\u202f7.17:\u2002Evolution de l’amplitude en fonction du rapport de fr\u00e9quence \u03b7<\/i>=\u202ff<\/i>E<\/sub>\/f<\/i>0<\/sub> par oscillations forc\u00e9es (fonction de r\u00e9sonance d’amplitude, D<\/i>: taux d’amortissement), f<\/i>E<\/sub>: <\/b>fr\u00e9quence d’excitation, f<\/i>0<\/sub>: fr\u00e9quence propre rsp. fr\u00e9quence<\/div>\n

<\/h3>\n

Selon le rapport entre la fr\u00e9quence d’excitation et la fr\u00e9quence propre (\u03b7<\/i>\u202f=\u202ff<\/i>E<\/sub>\/f<\/i>0<\/sub>), diff\u00e9rents types de comportement du dispositif oscillant peuvent \u00eatre distingu\u00e9s:<\/p>\n