Puissance et niveau d’intensité sonore

Une onde sonore se propage dans toutes les directions et peut être quantifiée par deux grandeurs : la puissance et l’intensité sonore.

I Pression acoustique et puissance sonore

1  Pression acoustique

Notre oreille est capable de détecter des variations de pression provoquées par la propagation d’un son. La pression s’exprime en pascals (Pa).

Si un son est plus fort, c’est que la pression acoustique augmente.

2  Puissance sonore

La puissance sonore (ou pression acoustique) s’exprime en watts (W).

Doc1 Puissance émise par différentes sources sonores

II Intensité sonore et niveau d’intensité sonore

1  Intensité sonore

L’intensité sonore (I) est égale à la puissance sonore reçue (P) par unité de surface (S) :

$I=\frac{P}{S}$

Doc2 Répartition de la puissance sonore dans l’espace

Elle s’exprime en watts par mètre carré (W ∙ m^–2). Le plus petit niveau sonore audible (seuil d’audibilité) est égal à I0 = 10^–12 W ∙ m^–2.

Sans obstacle, la puissance émise par une source sonore se répartit dans l’espace. En s’éloignant de la source sonore, elle se répartit sur une plus grande surface, donc l’intensité du son diminue.

2  Niveau d’intensité sonore

Pour mieux prendre en compte les sensations physiologiques de l’oreille, on définit une grandeur appelée niveau d’intensité sonore (notée L) qui est liée à l’intensité sonore I par la relation :

$L=10\times \text{log}\left(\frac{I}{I_0}\right)$

Repère
À noter

Propriétés mathématiques de la fonction logarithme décimal :

• $\text{log}\left(\frac{a}{b}\right)=\log a-\log b$

• $\text{log}\left(a\times b\right)=\log a+\log b$

• $\text{log}\left({10}^x\right)=x$

• ${10}^{\log x}=x$

L s’exprime en décibels (dB) et se mesure avec un sonomètre.

Si l’on double le nombre de sources, on double l’intensité sonore, mais notre oreille n’entend pas deux fois plus fort. On peut montrer que notre oreille percevra une augmentation du niveau d’intensité sonore de 3 dB, en raison d’une progression logarithmique.

Zoom

Échelle de l’intensité et du niveau d’intensité sonore

Cette figure montre la correspondance entre l’échelle de l’intensité sonore (en W · m^–2) et celle du niveau d’intensité sonore (en dB). Les deux échelles sont liées par une relation logarithmique.