Comment éliminer l’effet Larsen ?

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Annales corrigées
Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Sons et musiques
Type : Exercice | Année : 2014 | Académie : Amérique du Nord
 
Unit 1 - | Corpus Sujets - 1 Sujet
 
Comment éliminer l’effet Larsen ?
 
 

Son et musique

pchT_1405_02_00C

Spécialité

47

CORRIGE

 

Amérique du Nord • Juin 2014

Exercice 3 • 5 points

Phénomène fréquent dans les sonorisations de spectacles ou de conférences, l’effet Larsen se manifeste également avec les combinés téléphoniques munis d’un haut-parleur et les prothèses auditives  cet effet produit un sifflement aigu très douloureux. Des guitaristes cherchent au contraire à exploiter le phénomène en s’approchant et en s’éloignant des enceintes pour produire des sons stridents qu’ils cherchent à moduler.

Document 1

Effet Larsen

L’effet Larsen doit son nom au physicien danois du xixe siècle Sören Larsen qui a été le premier à en expliquer l’origine.


 

Le son produit lors d’un concert est capté par le microphone, amplifié et transmis au haut-parleur. Le microphone, dans certaines conditions, capte aussi, en retour, une partie du son émis par le haut-parleur. Ce signal est alors à nouveau transmis au haut-parleur après une amplification qui peut être réglée. L’amplitude du son est alors augmentée et ainsi de suite. Ce retour partiel du son du haut-parleur vers le microphone produit un signal qui augmente progressivement en intensité et en fréquence.

On considère que l’effet Larsen apparaît dès que le niveau d’intensité sonore du son émis par le haut-parleur et capté par le microphone est supérieur à celui du son venant de la source sonore.

Document 2

Intensité sonore et niveau d’intensité sonore

L’intensité sonore I en un point M d’une onde acoustique émise par une source isotrope S supposée ponctuelle qui émet un son de puissance P, de manière identique dans toutes les directions, est donnée par :

d est la distance SM.

P s’exprime en watt (W).

On rappelle que le niveau d’intensité sonore L, exprimé en dB, est lié à l’intensité sonore I par la relation :

I0= 1,0 &times  10&ndash 12 W&middot m&ndash 2.

Document 3

Évolution du niveau d’intensité sonore en fonction de la distance

 

Distance (m)

1

2

3

5

10

15

20

30

50

Niveau d’intensité sonore (dB)

92

86

82

78

72

68

66

62

58

90

84

80

76

70

66

64

60

56

85

79

75

71

65

61

59

55

51

80

74

70

66

60

56

54

50

46

75

69

65

61

55

51

49

45

41

70

64

60

56

50

46

44

40

36

 

D’après https://www.werma.com/fr/techtalk/lacoustique dans la signalisation.php

Document 4

Diagrammes directionnels de deux microphones

Un diagramme directionnel d’un microphone représente sa sensibilité selon la direction d’origine de l’onde sonore, à une fréquence donnée.

Microphone n&deg  1

 
Microphone n&deg  2

 

D’après le site wikipédia

> En s’appuyant sur les documents rassemblés, répondre aux questions suivantes.

1 Compléter la légende du document 1 repris dans l’annexe. (0,75 point)

2 Calculer la variation du niveau d’intensité sonore lorsque la distance à une source sonore isotrope double. Cette valeur est-elle compatible avec celle déduite du document 3 ? (1,25 point)


 

3 Une conférence se déroule dans une salle de dimensions 13 m &times  5 m &times  2,5 m.

Un orateur s’exprime avec une puissance sonore P égale à 12 &micro W devant un microphone placé à 1 m. Un haut-parleur (HP) est placé à une distance D du microphone. Un sonomètre détecte à 1 m du haut-parleur un niveau d’intensité sonore L= 85 dB. La contribution de la voix au niveau d’intensité sonore mesuré par le sonomètre est négligeable devant celle du haut-parleur.

L’éloignement du haut-parleur du microphone permettra-t-il à lui seul d’éviter l’effet Larsen ? La réponse sera justifiée par des calculs appropriés.

À l’aide des documents et de vos connaissances, proposer deux autres pistes pour limiter l’apparition de cet effet. (3 points)

La démarche suivie et la qualité de la rédaction sont évaluées. Tout élément de raisonnement, même partiel, sera pris en compte.

Annexe


 

Légende : nature du signal

① : onde sonore

② : signal électrique

③ : ......................

④ : ......................

⑤ : ......................

Notions et compétences en jeu

Résolution de problème • Niveau sonore • Pression • Intensité sonore

Conseils du correcteur

2 Déterminer l’intensité puis le niveau lorsque I&prime  = 2I de façon algébrique (sans calcul numérique).

3 Le document 1 donne la condition d’obtention de l’effet Larsen. Le document 2 donne les formules à utiliser, le document 3 la décroissance du niveau sonore en fonction de la distance et le document 4 ne sert que pour une piste de remédiation.

Les étapes de résolution

  • Calculer le niveau sonore de l’orateur.
  • Calculer la distance minimale microphone-haut parleur obligatoire si on ne veut pas d’effet Larsen.
  • Calculer les diagonales de la pièce pour les comparer à la distance « effet Larsen ».
  • Attention à la diagonale en 3D !

Pour les pistes à proposer : Reprendre tous les paramètres (distance microphone-haut parleur  distance orateur-microphone  puissance sonore de l’orateur  niveau sonore du haut-parleur  dimensions de la pièce) et voir s’ils peuvent être modifiés.