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ACTUSCIENCES
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 Silence! on vole... Sujets abordés | |
Qu'est-ce que le son? Le son est une sensation auditive (impliquant des phénomènes physiologiques et psychologiques) engendrée par une onde acoustique (phénomène physique) Lorsque nous écoutons de la musique, des vibrations peuvent être observées au niveau de la membrane des haut parleurs.
Ces vibrations créent une onde acoustique (ou encore onde sonore), c'est-à-dire une suite de surpressions et de dépressions par rapport à la pression atmosphérique,
qui se propage dans toutes les directions.
Cette successions de pressions constitue le son. Le son est donc défini comme toute variation de pression (à la pression atmosphérique, patm)
détectable par l’oreille humaine.
Ces variations de pression se propagent de proche en proche dans le milieu (air, eau, etc.). Comme toute pression, l'unité de mesure est le pascal
(1Pa =1N/m2, où N= newton, unité de force). Le seuil de douleur se situe à environ 20 Pa,
soit une pression acoustique un million de fois plus élevée que le seuil de perception de l'oreille humaine (20 10-6Pa ou 20 μPa).
Un son pur a une seule fréquence. En musique par exemple la note référence qui est le " La " et est aussi nommée " La 440 " car sa fréquence est de 440 Hz.
C'est la fréquence de la tonalité du combiné téléphonique. Un son complexe est composé d'ondes de différentes fréquences. Les sons humains sont tous des sons complexes.
Qu'est-ce que le bruit? Le bruit est défini comme un mélange complexe de sons de fréquences différentes.
Il peut devenir gênant lorsque, en raison de sa nature, de sa durée, de sa fréquence ou de son intensité, il est de
nature à causer des troubles excessifs aux personnes, des dangers, à nuire à la santé ou à porter atteinte à l'environnement.
Précisions sur la propagation du son Pour une source sonore ponctuelle omnidirectionnelle, les niveaux à la source et au récepteur ne sont pas les mêmes et sont reliés par la formule (en négligeant l'atténuation du son par l'air):
Lp = LW + 10 log (1/4 π d2), où Lp est le niveau de pression mesuré au récepteur LW est le niveau de puissance mesurée à la source d , la distance entre la source et le récepteur Cela signifie, que si la distance entre le récepteur et la source double, le niveau de pression perçu par le récepteur diminue de 6 dB.
Mise au point sur les échelles de mesure Les sons audibles se situent entre 0 dB (seuil d'audition) et 140 dB. Le seuil de la douleur se situe approximativement à 120 dB . La gêne, notion subjective,
est ressentie de manière très variable d'un individu à l'autre. En conséquence, aucune échelle de niveau sonore objective, si élaborée soit-elle, ne peut donner une indication absolue de la gêne occasionnée. Cependant, pour fixer les idées, on établit que la gêne ressentie est doublée lorsque le niveau de pression est augmenté de 10 dB. Remarque:
"Décibel" se réfère à 1/10 de bel, du nom de l'inventeur du téléphone, Graham Bell (1847-1922). Le niveau équivalent est une mesure qui caractérise le bruit sur une durée donnée: elle est notée LAeq, T où A indique
le type de courbe de pondération employée et T la période prise en compte pour la mesure du bruit.
Un bruit variant peu dans le temps peut être caractérisé par un niveau sonore (c'est le cas d'un moteur fonctionnant à régime constant).
C'est également le cas du " bruit de fond ", qui est le niveau sonore mesuré en un lieu donné en l'absence de tout bruit additionnel.
Ce bruit de fond n'est jamais de 0 dB et il peut être de l'ordre de 25 dB dans un endroit très calme en l'absence de tout vent. Un bruit peut présenter de larges fluctuations au cours du temps (un avion qui décolle puis s'éloigne...).
Dans le cas d'un bruit variant de façon croissante puis décroissante, comme le sont les bruits engendrés par des véhicules passant devant un observateur,
on mesure également le niveau maximal du bruit (LAmax). Il ne faut pas confondre le niveau sonore mesuré de façon instantanée et qui caractérise un bruit donné,
avec le niveau continu équivalent (LAeq), qui lui, caractérise une moyenne
de bruits donnés sur une durée (6 heures par exemple : voir directive européenne).
Courbes de pondération Le niveau exprimé en décibels (des acousticiens) ne reflète pas tout à fait la perception de l’oreille. Pour tenir compte de sa sensibilité particulière dans les fréquences moyennes,
on utilise la pondération A
(dB(A)), qui favorise la zone des 1000 Hz à 5000 Hz et atténue les basses fréquences. En fait, la sensibilité de l’oreille, nulle en dessous de 20 Hz, croît progressivement pour atteindre un maximum entre 500 et 5 000 Hz,
puis décroît pour devenir nulle autour de 20 kHz. Cette courbe de sensibilité de l’oreille oblige à considérer qu’un son de 100 Hz portant la même énergie
qu’un son de 1000 Hz ne donnera pas la même sensation de force sonore. Si un son de 5 dB est généralement perçu à 1 000 Hz, il faut qu’il atteigne plus de 25 dB pour être
perçu si sa fréquence est de 125 Hz. Une étude statistique sur un large échantillonnage humain a permis de définir des courbes isosoniques. Elles fournissent le niveau de son pur donnant
l'impression de même intensité sonore, c'est-à-dire ayant la même phonie. (voir figure)
En tenant compte de ces variations de sensibilité en fonction de la fréquence, les acousticiens ont été amenés à définir des courbes de pondération.
Ainsi ont été créées 4 courbes de pondérations principales, ce sont les courbes de pondération A, B, C et D. La plus utilisée est la courbe de pondération A.
La courbe de pondération A est utilisée pour exprimer un niveau sonore à l’aide d’un seul indicateur, le dB(A), quand on s’intéresse au risque auditif.
Dans le cas de la gêne engendrée par le bruit, on utilise la pondération C qui accorde plus d’importance aux basses fréquences. Les sonomètres habituellement
utilisés pour mesurer l’exposition sonore comportent le filtre de pondération A et parfois un filtre C.
Repères "bruit" de la vie quotidienne En décibels:
Mesure du son Le son se mesure à l'aide d'un sonomètre. Présentation intéressante:
Effets du bruit sur la santé Le danger d'une exposition au bruit dépend de deux facteurs : le niveau sonore et la durée d'exposition. Le son commence à être pénible à partir de 75 dB et il est dangereux à partir de 85 dB.
La douleur auditive n'apparaît qu'à 120 dB : de 85 à 120 dB, l'oreille est menacée de lésions irréversibles sans que l'on puisse s'en apercevoir. Plus l'intensité et la durée d'expositions sont élevées, plus le risque de lésion de l'audition augmente. Les bruits supérieurs à 60 dB provoquent des troubles du sommeil (baisse de la durée totale du sommeil, de la durée du sommeil paradoxal, de l’augmentation du nombre de réveils nocturnes). Ces perturbations conduisent à une augmentation de la fatigue et de l’irritabilité. Ces troubles, en se cumulant de jour en jour, et par effet de cercle vicieux, peuvent engendrer des troubles graves du sommeil, et amener à l’épuisement physique et au surmenage. Des effets secondaires comme les troubles de l'humeur et la dépression sont également relevés. Les participants à des événements musicaux sont souvent confrontés à des volumes sonores présentant des risques potentiels pour l’ouïe. Pour éviter les problèmes, il ne faudrait pas être exposé plus de 15 minutes à un tel niveau sonore.
Bruit et aéronautique Le bruit ne perturbe pas les outils utiles au vol des avions. La seule motivation des travaux consiste à améliorer l'acoustique des avions pour le confort de l'homme.
Les transports aériens sont une source grandissante de nuisances pour de nombreux citoyens, et particulièrement les riverains des aéroports qui sont exposés au bruit
et à la pollution. L’introduction de mesures visant à réduire le niveau des émissions sonores et gazeuses est une nécessité impérative si l’expansion de l’industrie est
appelée à se poursuivre. Les constructeurs automobiles ont réalisé des prouesses en une vingtaine d'années pour
réduire le bruit des moteurs. Ils ont conçu les éléments mécaniques afin de promouvoir les fréquences agréables aux utilisateurs et supprimer celles désagréables. Les spécialistes de l'aéronautique tentent également de réduire les bruits de moteurs et de rendre leur perception plus agréable. Les normes imposées par la communauté
européenne vont d’ailleurs devenir de plus en plus restrictives dans le domaine des transports aériens. Un comité d'experts européens a fixé un objectif de réduction du bruit d'ici
2020 (voir Sixième Programme-cadre: Aéronautique et espace) de 10 décibels en moins sur le niveau de bruit autour
des aéroports, soit une division par 10 de la puissance sonore, ce qui correspond à une diminution de moitié de la nuisance sonore. D'après l'ONERA, les études scientifiques et techniques ont déjà permis de diminuer le bruit
d'une vingtaine de décibels depuis les années 80. Pour y arriver (recherches effectuées en France – voir IROQUA), une première approche consistera à réduire le bruit à la source, partout où cela est possible,
en travaillant sur les configurations et les formes des aéronefs, les moteurs, les équipements et les matériaux des aéronefs. Par exemple, ils étudieront les tuyères,
la vitesse des turbines ou encore les taux de combustion les mieux adaptés à la réduction du bruit. Une seconde approche concernera les procédures de vol et les trajectoires à faible bruit. La gêne n'est pas la même lorsqu'on entend un avion toutes les heures ou toutes
les 10 minutes, le jour ou la nuit. Les perceptions des riverains seront prises en compte pour orchestrer le « ballet » des avions autour des aéroports. Pour en savoir plus:
Classification des avions source ACNUSA Les performances acoustiques de chaque type d’avion de transport sont caractérisées par trois niveaux de bruit déterminés selon des procédures définies par
l’Organisation de l’aviation civile internationale (OACI). Ces trois niveaux de bruit correspondent à l’approche, au décollage à pleine puissance et au survol. Les normes fixées tiennent également compte de la masse de l'aéronef et du nombre de moteurs. On distingue actuellement trois générations d’avion. En octobre 2001, l’OACI a adopté une résolution sur le bruit des avions qui institue une nouvelle catégorie dans la classification acoustique des avions, le chapitre 4, à laquelle tous les nouveaux avions devront répondre dès 2006. Les avions bruyants, sans certificat acoustique, de plus de 25 ans, sont interdits sur le territoire communautaire,
ainsi que les avions équipés de "hushkits" (système d'insonorisation des vieux avions). Pour prendre connaissance de la réglementation
(en bref) européenne en la matière: cliquer ici. Un avion de fabrication ancienne équipé de "hushkits" peut être classé dans une catégorie moins bruyante et respecter ainsi les normes du "chapitre 3" de l'OACI.
Pourtant, ces avions modifiés produisent bien plus de bruit que les avions construits actuellement et classés dès le départ en chapitre 3.
Un avion muni de "hushkits" est un avion sur lequel le fabricant de réacteurs a ajouté une tuyère à la sortie des moteurs pour les rendre moins bruyants. Il s'agit donc d'un avion équipé d'un atténuateur de bruit afin d'améliorer le niveau de certification acoustique. Pour en savoir plus sur ce type d'avion: cliquer ici.
Directive européenne 2002/49/CE Depuis 2002, l'Union européenne dispose d'une directive pour réglementer l'évaluation et la gestion du bruit dans l'environnement. Les Etats membres sont notamment chargés au 18 juillet 2004, au plus tard, d'établir des "cartes de bruit" pour les agglomérations urbaines de plus de 100 000 habitants et pour les zones situées à proximité de grands axes routiers et ferroviaires et de grands aéroports. Ces cartes doivent être publiées au niveau local afin de tenir la population informée et serviront de base aux plans d'action locaux. L'union européenne a prévu que les cartes du bruit devraient être établies selon des règles communes aux 25 Etats membres. Ces règles seront présentées par la Commission européenne en 2007. Une synthèse des données permettra la mise en place d'une base de données afin de publier des panoramas de la situation dans l'UE, tous les cinq ans. Cette directive ne s'applique pas aux bruits résultant des activités domestiques et au bruit à l'intérieur des moyens de transport. D'autres directives définissent les émissions sonores pour les machines agricoles et sylvicoles, les appareils ménagers, les décapeuses, les machines et appareils de chantier, les tondeuses à gazon, les automobiles, les motos, et les poids lourds. En revanche, pour des raisons techniques, aucune réglementation communautaire n'existe pour les trains.
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