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Les signaux sonores : fréquence, niveau sonore et risques auditifs

Calcule la distance d'un orage, décode ton casque audio et sauve tes oreilles avant qu'il soit trop tard.

Physique-ChimieCollège3e

Un éclair déchire le ciel. Tu comptes… un, deux, trois… et le tonnerre arrive. Avec une seule formule, tu sais à quelle distance est l'orage. ⛈️

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C'est quoi le délire ?

Un son est une vibration qui se propage de proche en proche dans un milieu matériel : l'air, l'eau, un mur. Dans le vide, aucun son ne se propage — il n'y a rien à faire vibrer.

Un son se caractérise par :

  • sa fréquence f, en hertz (Hz) : le nombre de vibrations par seconde. Fréquence élevée = son aigu, fréquence basse = son grave.
  • sa période T, en secondes : la durée d'une vibration.
  • son niveau sonore L, en décibels (dB), mesuré au sonomètre : c'est le « volume ».

L'oreille humaine entend entre environ 20 Hz et 20 000 Hz.

La formule magique

  • f = 1 / T (f en Hz, T en s) et T = 1 / f
  • v = d / t avec la vitesse du son dans l'air ≈ 340 m/s
  • Le son va plus vite dans l'eau (≈ 1500 m/s) et dans les solides que dans l'air.
  • Niveaux repères : 0 dB seuil d'audibilité, conversation ≈ 60 dB, 85 dB seuil de risque, concert ≈ 100 dB, 120 dB seuil de douleur.
  • Protection auditive : baisse le volume du casque, fais des pauses, mets des bouchons en concert. Les cellules de l'oreille interne détruites ne repoussent pas.

On teste sur un exemple

Tu vois l'éclair, puis tu entends le tonnerre 6 secondes plus tard. (La lumière, elle, arrive quasi instantanément.)

  • d = v × t = 340 × 6 = 2040 m, soit environ 2 km. L'orage n'est pas loin, rentre.

Deuxième calcul, celui du son lui-même : sur l'écran d'un oscilloscope, tu mesures une période T = 4 ms = 0,004 s.

  • f = 1 / T = 1 / 0,004 = 250 Hz. Un son plutôt grave, dans le registre d'une voix d'homme.

Le piège classique

Oublier de convertir les millisecondes en secondes avant de calculer la fréquence : 1/4 = 0,25, ce qui n'a aucun sens en Hz. Autre confusion très fréquente au brevet : mélanger fréquence (aigu/grave, en Hz) et niveau sonore (fort/faible, en dB). Ce sont deux choses totalement différentes.

L'astuce pour retenir

« Hertz pour aigu ou grave, décibels pour fort ou faible. » Et pour l'orage : « 3 secondes ≈ 1 kilomètre. »

Teste-toi

Réponds sans regarder la fiche — 0/3

1. Un son de période T = 4 ms a une fréquence de…

2. Le son se propage…

3. À partir de quel niveau sonore l'exposition prolongée devient-elle dangereuse ?

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