Onde sonore, intensité et niveau d'intensité sonore

En classe de seconde, le son a été défini comme un signal sonore audible. Une description plus complète d'un signal sonore est une onde mécanique, soit une onde qui a besoin d'un support matériel pour se propager, qui transporte de l'énergie produite par la vibration d'un objet.

Pendant la propagation de l’onde, les molécules constituant le milieu de propagation ne se déplacent pas, mais oscillent autour d’une position d’équilibre. La propagation s’accompagne de faibles variations de pression.

L'intensité sonore, notée I d'une onde sonore correspond à l'énergie transportée par cette onde par unité de surface et par unité de temps. Elle s'exprime en watt par mètre carré (W.m). Il s'agit donc d'une puissance par unité de surface. Pour mesurer le niveau d’intensité sonore, on utilise un sonomètre.

Exemple : une intensité sonore de 1 mW.m  correspond à une puissance sonore de 1 mW pour une surface de 1 m², ce qui signifie que cette surface reçoit une énergie de 1 mJ toutes les secondes (soit un millième de l'énergie nécessaire pour soulever une pomme de 1 mètre de haut).

L'oreille étant sensible à une gamme d'intensité sonore élevée (entre  W.m  et  W.m ), on utilise alors une autre grandeur pour quantifier l'intensité de deux sons. C'est le niveau sonore. Il s'exprime en décibel (dB) et prend appui sur une échelle logarithmique.

L'intensité sonore et le niveau sonore sont atténués lorsque la distance entre la source sonore et le récepteur augmente. Lorsque plusieurs instruments jouent ensemble, les intensités sonores de chaque instrument s'additionnent (contrairement au niveau d'intensité sonore).

L'intensité sonore et le niveau d'intensité sonore ne sont pas proportionnels. Ils évoluent par contre dans le même sens. Si on double l'intensité sonore, cela revient à augmenter le niveau sonore de 3 décibels. De même, si on divise par deux l'intensité sonore, le niveau de l'intensité sonore baisse de 3 décibels.