Notions élémentaires d'acoustique et de bruits

Nota Ce cours de notions élémentaires d’acoustique sera complété et mis à jour en permanence

Mécanisme de l’audition chez l’homme

Fonctionnement de l’appareil auditif et prévention

En réponse à un stimulus acoustique, le liquide dans le limaçon actionne la membrane basilaire sur la surface supérieure de laquelle se trouvent des milliers de cellules sensorielles. Celles-ci enregistrent le mouvement et le transforment en impulsions nerveuses qui sont transmises au cerveau.
Une exposition prolongée à de très forts niveaux sonores détruit ces cellules, et l’acuité auditive diminue progressivement de manière irréversible.

L’oreille moyenne est composée du tympan, de la chaîne ossiculaire, des muscles, des fenêtres labyrinthiques et de la trompe d’Eustache.

L’oreille interne comporte le labyrinthe osseux et le labyrinthe membraneux avec le vestibule, les canaux semi-circulaires et le limaçon ou cochlée et les voies nerveuses auditives

Analogie de fonctionnement du système auditif au système mécanique

La sensibilité de l’oreille
varie en fonction de la fréquence.

Courbe d’égale sensation sonore physiologique chez l’homme

Echelle de relation entre décibels et activités de notre environnement

8 définitions fondamentales

Acoustique

Partie de la physique qui traite de la nature, de l’émission, de la propagation et de la réception des sons.
C’est aussi pour le bâtiment l’ensemble des techniques qui assurent un bon isolement aux bruits de la construction.

Le son

Le son résulte de la mise en vibration du milieu ambiant (l’air) émise par une source de bruit dans l’environnement (corde d’une guitare par exemple).

Le phénomène se propage par des ondes successives de pression et dépression alternée de l’air, le nombre de ces ondes qui se produisent par seconde définit la fréquence (Hertz).

L’amplitude de ces pressions et dépressions définit le niveau en décibels dB ou dB(A).

Le domaine de perception de l’oreille humaine pour les fréquences se situe entre 20Hz et 15 000 Hz, Les autres fréquences ne sont pas reconnues ou identifiées par l’oreille humaine.

La façon subjective de percevoir le son dépend de nombreux et complexes facteurs. Le fait que l’oreille humaine n’ait pas la même sensibilité à toutes les fréquences est un de ces facteurs. Elle est plus sensible aux sons entre 2 et 5 kHz, et moins sensible aux plus hautes et basses fréquences.

Le bruit

Mélange de sons divers de fréquences et de niveaux sonores différents.
On distingue dans les bâtiments trois familles de bruits, les bruits aériens provenant de l’extérieur ou de l’intérieur de la construction, les bruits d’impacts ou de chocs sur le sol ou les parois, les bruits d’équipements tels qu’un ascenseur par exemple.

Appareil de mesures et d’enregistrement du bruit, des vibrations et d’expositions aux bruits (sonomètre, exposimètre, accéléromètre, etc..)

Le décibel dB ou dB(A)

Le décibel est une unité physique de mesure de bruit dans une bande de fréquence donnée ou pour un ensemble de fréquence.
Le décibel A ou dB(A) représente l’intensité physique réelle du bruit corrigée à chaque fréquence en fonction de la sensibilité de l’oreille humaine. On minore les intensités sonores de basses fréquences et on majore les intensités sonores de hautes fréquences.

Exemple de valeurs constantes des corrections du bruit des décibels dB convertis en décibels dB(A) dans les fréquences d’octaves :

Les pondérations sont également applicables aux valeurs en 1/3 d’octaves

Le bruit rose

C’est un bruit normalisé (NFS 31 010) mesuré en dB(A) utilisé dans la réglementation pour simuler les bruits aériens émis dans les bâtiments.
Ce bruit se compose simultanément des intensités sonores égales à toutes fréquences dans les bandes d’octaves de 125Hz à 4000Hz, par exemple 80 décibels par octaves.

Le bruit route

Le bruit normalisé (NFS 31 057) comporte plus de sons graves que le bruit rose.
Ce bruit en dB(A) simule les bruits émis par le trafic routier.

Les octaves

Intervalle compris entre 2 fréquences successives dont l’une est le double de l’autre.
La réglementation retient 6 bandes d’octaves pour les mesures de bruits et d’acoustiques dans la construction, centrées sur les fréquences 125, 250, 500, 1 000, 2 000 et 4 000 Hz.

Aire d’absorption

Les ondes sonores transportées par l’air peuvent être totalement absorbées par les parois d’un local ou totalement réfléchies.

L’absorption acoustique d’une surface paroi est définie par son aire d’absorption équivalente appelée (A) , c’est ainsi qu’une fenêtre de 1m2 ouverte dans une paroi aura une aire d’absorption A égale à 1. Un m2 de paroi totalement réfléchissante (vitrage par exemple) aura une aire d’absorption A égale à 0.

A = a . S

a  = indice d’absorption de la paroi ou du matériau de revêtement.
S = surface de la paroi ou du matériau (m2)
A = nombre d’unités d’absorption

Exemple :

1 m2 de fenêtre ouverte : a = 1,  S = 1 alors  A = 1
1 m2 de vitrage : a = 0 , S = 1 alors   A = 0
1 m2 de moquette: a = 0,3 et S = 1 alors  A = 0,3