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Spécialité physique

Son et architecture fiche 5

PRÉSENTATION

Titre

Isolation phonique

Type d'activité

Activité documentaire

Objectifs de l’activité

Se familiariser avec les notions fondamentales de l’isolation phonique

Références par rapport au programme

Cette activité illustre les mots clefs isolation phonique

Du sous thème « sons et architecture » du thème 2 « son et musique » du programme de spécialité

en classe de TERMINALE S

Notions et contenus

Propagation des ondes mécaniques

Absorption d’une onde mécanique

Compétences attendues

Extraire des informations d’un document

Répondre à la problématique : Comment améliorer l’isolation phonique d’une bâtisse ?

Rédiger un rapport.

Conditions de mise en œuvre

Prérequis : propagation du son, les ondes mécaniques, résonance, ondes stationnaires.

Durée 1 h

Remarques

Source de documentation :

livres « l’acoustique des bâtiments » de Loïc Hamayon ed Le Moniteur

« Architectural acoustics » M David Egan Ed. : J.Ross Publishing p276, 277

Auteurs

Alain Jouve

Lycée Rosa Parks

Académie de LYON

Document 1

Article du Parisien 06/06/2012

« J’ai perdu le sommeil depuis huit ans »

GERMAINE riveraine d’éoliennes
E

lle les voit tous les jours au saut du lit, depuis la fenêtre de sa chambre. « La première se trouve à 319 m et la cinquième à 924 m. » Avant 2004, Germaine et son mari Auguste vivaient une retraite paisible dans leur petit village du canton de Barneville (Manche). Mais lorsque « des moulins à vent de 102 m de haut » ont été implantés dans la commune voisine, la vie de ce couple de 73 et 78 ans a été «chamboulée».

Germaine n’oubliera jamais la date : « Depuis le 15 juin 2004, j’ai perdu le sommeil, je prends un traitement matin et soir pour des vertiges et je souffre d’acouphènes. Nuit et jour, le bruit s’immisce partout dans la maison et mon mari, qui a souvent mal à la tête, dort dans la cave depuis le mois de septembre, affirme cette grand-mère qui ne compte plus les lettres envoyées au préfet, au Premier ministre et même à la présidence de la République pour réclamer la mise à l’arrêt des mâts. « Au moins la nuit pour que l’on puisse dormir », supplie la retraitée. L’installation d’un double-vitrage phonique n’a rien changé : « Je n’entends pas passer le camion du boulanger, mais je perçois toujours le bruit lancinant des éoliennes, comme un avion qui ferait du surplace, décrit Germaine. Quand nos amis viennent chez nous, ils nous demandent pourquoi le lave-linge est toujours en route. » L’isolation phonique de la toiture n’a fait qu’aggraver leur calvaire : « Le son traverse quand même et cela fait caisse de résonnance », se désole la vieille dame.
Document 2

Texte du site http://isolation.comprendrechoisir.com/comprendre/isolation_phonique_acoustique_bruit

Isolation phonique

L'isolation phonique ou acoustique consiste à minimiser la propagation du son dans la maison. Le son traverse l'air sans difficulté (propagation aérienne). Il traverse également les objets solides (propagation solidienne).

Elle prémunit contre ces deux types de transmission et propose 4 réponses adaptées :

Fenêtres et vitrage : Contre les bruits extérieurs « aériens », en provenance de la rue ou du jardin.
Portes : Contre les bruits intérieurs « aériens », d'une pièce à l'autre (le son de la télévision, par exemple).
Murs et cloisons : Contre les mêmes types de bruit qu'avec les portes.
Planchers intermédiaires : Contre les bruits solidiens, d'impacts ou de chocs, intérieurs, d'un étage à l'autre (les bruits de pas, par exemple). Également contre les bruits « aériens » d'un étage à l'autre.

Principes de l'isolation phonique

Pour freiner la propagation du son, il faut utiliser ou bien l'absence totale de matière (le vide), ce qui est très difficile à obtenir, ou bien une paroi inerte.

Plus une paroi est lourde, plus elle va être inerte du point de vue phonique. Un mur épais en pierre transmet très peu le son. L'énergie contenue dans l'onde sonore n'est pas suffisante pour le faire vibrer. Une dalle en béton sur terre-plein ne transmet pas non plus les vibrations sonores horizontalement. L'énorme masse de terre qui se trouve sous la dalle l'empêche de vibrer facilement.

Pour s'isoler des bruits, il faut donc en principe utiliser des parois lourdes. Les murs, les cloisons, les portes et les vitres doivent être le plus lourd possible. C'est le principe de la masse.
Il existe une alternative efficace à l'utilisation de parois très lourdes. C'est le principe du masse-ressort-masse. Deux parois (doubles portes, doubles fenêtres, mur-contrecloison, cloison-doublage, plafond-faux plafond) désolidarisées entre elles par un « ressort » (isolation souple, air). La première paroi vibre mais ne transmet pas la vibration à la deuxième.
En ce qui concerne les bruits aériens, cette barrière au son doit être continue. La moindre interruption peut annuler l'isolation de la paroi. C'est le principe de l'étanchéité. Encore plus que pour l'isolation thermique, le traitement doit être sans pont phonique.

Mesurer l'isolation phonique

L'isolation phonique d'un matériau se mesure en dB(A).
On parle d'indice d'affaiblissement acoustique : il rapporte l'intensité sonore mesurée après la paroi à l'intensité sonore mesurée avant la paroi.
Le (A) signifie que cette mesure prend en compte la plus grande sensibilité de l'ouïe humaine aux hautes fréquences (par rapport aux basses fréquences).

La réglementation de l'isolation phonique

Un seuil de 35 dB (A) ne doit pas être dépassé, pour un confort acoustique minimum dans un logement.
Document 3
Extrait « Architectural acoustics » M David Egan Ed J.Ross Publishing p276, 277

VIBRATIONS FROM MECHANICAL EQUIPMENT

The vibrations produced from up-and-down, side-to-side, or rocking motion by mechanical equipment in buildings can be felt (<20 Hz) and heard by building occupants. When vibrations are accompanied by noise, they tend to be more annoying. Vibrations can travel in solid building elements such as columns, beams, and floor slabs (called structure-borne sound), and may be reradiated as air borne sound great distances away from the source. Resilient mounts should be used to isolate the vibrating equipment (and anything rigidly connected to it) from the building structure. If possible, vibrating equipment should be positioned away from the center of long floor spans to locations near columns or load-bearing walls, which can provide better structural support.
Poor Isolation

The mechanical equipment shown below is bolted to the floor slab so vibrations are transmitted directly into the structure.

Better Isolation

The mechanical equipment shown below is supported by resilient mounts (e.g., unhoused steel springs) and relocated close to the structural column. The equipment continues to be a source of airborne sound and vibrations, but the "feelable" vibrations in the structure and the structure-borne sound will be considerably reduced.

Document 4

Document 5

Extraits d’un rapport de 87 pages du gouvernement canadien :

http://www.bape.gouv.qc.ca/sections/mandats/eole-monteregie/documents/DM15.2.pdf
Syndrome des éoliennes

Le « syndrome des éoliennes » tel qu’il est formulé par Pierpont (2009, ébauche préalable à la publication) semble reposer sur les deux hypothèses suivantes :

1. Les faibles niveaux d’infrasons présents dans l’air qui proviennent des éoliennes, entre 1 et 2 Hz, ont des impacts directs sur le système vestibulaire.

2. Les faibles niveaux d’infrasons présents dans l’air qui proviennent des éoliennes, entre 4 et 8 Hz, pénètrent dans les poumons par la bouche et font vibrer le diaphragme, lequel transmet les vibrations aux viscères, ou aux organes internes du corps.

L’effet combiné de ces fréquences d’infrasons envoie de l’information qui sème la confusion chez les détecteurs de position et de mouvement du corps, ce qui provoque un éventail de symptômes perturbateurs.

(…)

Conclusions principales :

1. Le son émis par les éoliennes ne constitue pas un risque de perte auditive, ni d’ailleurs de tout autre effet nocif pour la santé des humains.

2. Les sons à basse fréquence en deçà des seuils audibles et les infrasons produits par les éoliennes ne constituent pas un risque pour la santé humaine.

3. Certaines personnes peuvent être irritées par les sons produits par les éoliennes. Cette indisposition n’est pas une maladie.

4. Une des principales préoccupations liées au son provenant d’une éolienne est sa nature fluctuante. Certaines personnes peuvent trouver ce son gênant, ce qui serait une réaction qui repose principalement sur les caractéristiques spécifiques des personnes et non sur l’intensité des niveaux sonores.
Activités

Répondre à la problématique :

Après analyse du « document 1 », après analyse de la véracité du témoignage de ces deux personnes, trouvez une solution pour que le bruit des éoliennes ne perturbe plus les habitants de la maison en utilisant tous les documents mis à votre disposition. Rédigez un texte argumenté présentant votre analyse du problème et la solution qui pourrait être mise en œuvre.
Questions guides

Qu’appelle- ton bruit aérien ?
Qu’appelle – t-on bruit solidien ?
Qu’est-ce qu’un infrason ?
Quels sont les deux principaux dispositifs isolant contre les bruits aériens ?
Qu’est-ce qu’un acouphène ?
Quels dispositifs permettent d’isoler une bâtisse des bruits de machines tournantes ?
Comment expliquer que les bruits de la rue proche de la maison soient inaudibles après la réalisation de l’isolation phonique alors que le ronronnement de l’éolienne reste une nuisance perceptible ?
Pourquoi le bruit de l’éolienne semble moins gênant dans la cave que dans les pièces de la maison ?
Quelle est la longueur dans l’air des ondes sonores pour des fréquences comprises entre 25 Hz et 100 Hz ?
Quel phénomène a lieu lorsqu’une onde sonore se propage dans un espace limité ?

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