Un concert de rock

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Annales corrigées
Classe(s) : 1re Générale | Thème(s) : Entendre la musique - Le son, phénomène vibratoire
Type : Exercice | Année : 2020 | Académie : Inédit


Son et musique, porteurs d’information

Un concert de rock

1 heure

10 points

Intérêt du sujet • Bercé par le chant depuis sa naissance, l’être humain donne libre cours à la création musicale depuis des temps immémoriaux. De nos jours, l’écoute de musique amplifiée, notamment, est-elle conciliable avec notre quatrième sens, « l’ouïe », défini par Aristote ?

 

La nécessité de baisser le niveau sonore dans les concerts ou d’autres lieux publics vient d’être actualisée dans une nouvelle loi. Même sans écouter de musique, nous sommes entourés de bruit, ce qui a des répercussions sur la santé, le sommeil et le stress. Nous savons tous aujourd’hui qu’une exposition à des niveaux sonores trop élevés et sur de longues durées peut altérer l’audition de manière définitive.

Partie 1 • Envoyez la musique !

Document 1Baisse du niveau sonore en concert : « Il y a des salles où on ne pourra techniquement plus jouer »

Pour protéger l’audition du public, un décret impose aux salles de concert, aux discothèques et aux festivals de baisser le volume de 3 décibels. Une mesure qui risque de toucher plus durement certaines petites salles. Ce sont 3 décibels qui font déjà frémir certains organisateurs de concerts. Le 1er octobre 2018 au plus tard, le niveau sonore maximal autorisé dans les lieux diffusant de la musique amplifiée passera de 105 à 102 décibels (dBA), selon un nouveau décret. Conçue pour « protéger l’audition du public » et « la santé des riverains », cette règle s’appliquera dans les lieux clos.

Que les mélomanes se rassurent : ils percevront à peine la différence. Leur oreille interne, en revanche, appréciera. Car selon le Centre d’information et de documentation sur le bruit, l’oreille « commence à souffrir sans que nous le sachions à partir d’une exposition à 85 décibels pendant 8 heures ».

www.francetvinfo.fr

Document 2Le guide du son

Le son est une vibration qui se propage dans l’air. Il provoque une sensation auditive qui peut être agréable ou devenir désagréable, voire dangereuse, si son niveau qui se mesure en décibels (dB) est excessif. Les sons audibles se situent entre 0 dB et 120 dB. Sur le graphique du champ auditif humain, la courbe supérieure représente la limite des intensités perceptibles. Pour les sons d’un niveau d’intensité sonore supérieur à ces valeurs, il y a risque de destruction de l’oreille interne (cochlée). On parle souvent, à tort, de « seuil de la douleur » (> 120 dB), mais il n’y a de douleur que s’il y a rupture du tympan. En revanche, n’attendons pas d’avoir mal pour protéger notre oreille interne des sons nocifs dès 90 dB (seuil de danger). Et pourtant le niveau d’intensité sonore d’un concert de rock est de 110 dB !

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Champ auditif humain

D’après www.cochlea.org

Document 3Zoé au concert de rock

Passionnée par la musique rock, Zoé, adepte du groupe mythique The Queen, entre dans la salle où se produit le groupe Les Zazous sauvages. Le guitariste accorde son instrument pour la dernière fois et le piano esquisse quelques la à 440 Hz derrière le rideau qui ne tarde pas à s’ouvrir dans un fracas inimaginable atteignant le niveau sonore maximal. Le chanteur pousse dans les aiguës en soutenant le la du pianiste avant de lancer sur scène des milliers d’harmoniques.

À partir de vos connaissances et des informations apportées par les documents 1, 2 et 3, répondre aux questions suivantes.

1. Le signal ci-dessous représente une note décomposée enregistrée au concert.

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a) Dire s’il s’agit d’un son pur ou composé, en justifiant.

b) Indiquer sur le graphique le nom que l’on peut attribuer à chacun des trois signaux représentés.

c) S’agit-il d’un la ? Justifier par calcul.

d) Représenter le spectre de ce son sur un graphique.

2. a) La fréquence fondamentale f d’un son émis par une corde vibrante de longueur L est liée à la tension T (en N) de celle-ci et à sa masse linéique μ (en kg · m–1) par la relation suivante :

f = 12L×Tμ

Lorsque le guitariste accorde son instrument, il doit modifier l’une des grandeurs physiques apparaissant dans cette formule : laquelle ? Justifier qualitativement à l’aide de la formule.

b) Indiquer si le son émis par la guitare devient plus grave ou plus aigu lorsque le guitariste augmente la tension de la corde manipulée. Justifier.

c) Démontrer que la fréquence du son émis par la corde double si la tension de celle-ci est multipliée par 4.

3. a) D’après le graphique du champ auditif humain, quel est le seuil de perception pour un son de 20 Hz, de 1 000 Hz ? L’oreille humaine est-elle plus sensible aux moyennes ou aux basses fréquences ?

b) Grâce aux informations données par le graphique, discuter du bien-fondé de la valeur limite autorisée dans les salles de concert.

c) Comment Zoé peut-elle se protéger des sons nocifs lors du concert ?

Partie 2 • Entendre la musique

Document 4Schéma de l’oreille humaine

Les ondes sonores traversent trois parties de l’oreille humaine avant d’être transformées en message nerveux.

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Anatomie de l’oreille humaine

Document 5L’ennemi no 1 de nos cellules sensorielles : le bruit !

La cochlée est fragile : il faut la protéger ! Parmi les facteurs de risque il y a, au premier plan, le bruit intensif. L’exposition à des niveaux sonores élevés détruit de façon irréversible nos cellules sensorielles (cellules ciliées) et provoque surdité et acouphènes.

Nous n’avons à la naissance qu’un capital très limité de cellules sensorielles (moins de 15 000), et ces cellules une fois détruites ne sont pas remplacées.

Afin de diagnostiquer des causes de surdité, il est possible d’effectuer un examen auditif au cours duquel le patient est soumis à des sons de différentes fréquences et niveaux d’intensité. On obtient un audiogramme qui permet de connaître le pourcentage de perte de perception pour chaque type de fréquence.

 

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Pertes d’audition révélées par les audiogrammes

Document 6Le niveau d’intensité sonore

Le niveau d’intensité sonore L se mesure suivant une échelle logarithmique et s’exprime en décibels (dB). L se calcule par la relation suivante :

L = 10 × log II0

avec I0 = 10–12 W · m–2 représentant l’intensité sonore minimale audible.

La fonction du logarithme décimal admet la propriété suivante :

log(10a) = a d’où 10log(a) = a

Données

S = 4πr2, avec S, surface de la sphère dans laquelle l’onde sonore se propage.

On considérera que la puissance sonore associée au concert ou de l’instrument que Zoé entendra le plus est de 5,0 W.

4. a) Compléter les légendes 1 à 5 du schéma de l’oreille humaine.

b) Quelle partie de l’oreille est sensible aux vibrations sonores et les convertit en message nerveux ?

5. a) Calculer l’intensité sonore I correspondant au niveau sonore d’un concert de rock.

b) Calculer la distance à laquelle doit se placer Zoé par rapport aux enceintes pour que le son du concert ne devienne pas dangereux pour son audition.

6. Montrez, grâce au document 5, qu’écouter de la musique au-delà du seuil de danger avec son casque à partir de son téléphone est dangereux pour son audition, et que le volume n’est pas le seul danger.

 

Les clés du sujet

Comprendre les documents

Tableau de 6 lignes, 2 colonnes ;Corps du tableau de 6 lignes ;Ligne 1 : Document 1 • Baisse du niveau sonore en concert; Le texte informe sur un décret de loi destiné à protéger l’audition.Quelques valeurs du niveau d’intensité sonore sont données.; Ligne 2 : Document 2 • Le guide du son; Il présente des informations sur les sons et leur perception.De nombreuses informations sont notées sur le graphique du champ auditif humain.; Ligne 3 : Document 3 • Zoé au concert de rock; C’est une introduction aux questions qui suivent.Prêtez attention à la fréquence qui y apparaît.; Ligne 4 : Document 4 • Schéma del’oreille humaine; Ce document est un schéma de l’anatomie de l’oreille.Le schéma sera à compléter d’après vos connaissances.; Ligne 5 : Document 5 • L’ennemi no 1 de nos cellules sensorielles : le bruit !; Il décrit la fragilité de l’oreille interne et l’examen auditif (audiogramme) de personnes exposées à une musique trop forte.Comparez les audiogrammes.; Ligne 6 : Document 6 • Le niveau d’intensité sonore; Il donne la formule permettant le calcul du niveau d’intensité sonore L.Notez la propriété de la fonction logarithmique.;

Répondre aux questions

Coups de pouce

1. a) à d) Ces questions abordent le son comme une onde avec toutes ses caractéristiques, il suffit de bien connaître votre cours pour pouvoir y répondre.

3. a) et b) Ces questions demandent une lecture du graphique représentant le champ auditif afin de trouver les valeurs à exploiter.

4. Ce sont des questions de cours.

5. a) Utilisez les données des documents 2 et 6 pour répondre à cette question. Notez aussi la propriété de la fonction logarithmique et soyez rigoureux.

Aide à la résolution de la question 6

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