Aller au contenu

Physique-chimie (spécialité) · TerminaleBac

Intensité sonore et niveau d'intensité : cours de Terminale

Publié le 6 novembre 2026 · Mis à jour le 6 novembre 2026 · Signaler une erreur

L'essentiel

  • L'intensité sonore II est la puissance transportée par l'onde sonore par unité de surface perpendiculaire à la propagation : I=PSI = \dfrac{P}{S}, en W/m².
  • Pour une source ponctuelle qui émet dans toutes les directions, I=P4πd2I = \dfrac{P}{4\pi d^2} : doubler la distance divise l'intensité par 4 (atténuation géométrique).
  • Le niveau d'intensité sonore vaut L=10log⁡II0L = 10\log\dfrac{I}{I_0}, en décibels (dB), avec I0=1,0×10−12I_0 = 1{,}0\times10^{-12} W/m² comme référence.
  • Multiplier II par 10 ajoute 10 dB ; la multiplier par 2 ajoute environ 3 dB ; deux sources identiques ne doublent jamais le niveau en dB.
  • À distance multipliée par kk, le niveau baisse de 20log⁡k20\log k dB pour une source ponctuelle sans autre perte.

Pourquoi mesurer un son autrement qu'en « fort » ou « faible » ?

Quand tu parles à côté d'un camarade, il t'entend très bien. Si tu t'éloignes de dix mètres sans changer ta voix, il t'entend beaucoup moins. Ton sentiment est correct, mais il n'est pas mesurable : « un peu moins fort » ne permet ni de comparer deux salles, ni de dimensionner un mur anti-bruit, ni de fixer une limite de sécurité dans un concert. La physique cherche donc une grandeur qui dit combien d'énergie l'onde sonore apporte à l'endroit où tu te trouves.

Cette grandeur, c'est l'intensité sonore. Elle décrit la puissance transportée par l'onde sonore, répartie sur une surface 2. Le programme de Terminale demande de savoir l'exploiter, d'utiliser l'expression du niveau d'intensité sonore et d'illustrer l'atténuation d'un son quand on s'éloigne de la source 1.

Ce cours suit un fil simple :

  1. définir l'intensité sonore et son unité ;
  2. comprendre pourquoi elle diminue avec la distance ;
  3. introduire le niveau d'intensité en décibels, qui rend les nombres lisibles ;
  4. apprendre à calculer : passer de II à LL, comparer deux niveaux, ajouter des sources ;
  5. éviter les erreurs que les copies du bac contiennent le plus souvent.

L'intensité sonore : définition et unité

L'unité W/m² est celle qu'indique la source : l'intensité acoustique s'exprime en watts par mètre carré 2. Regarde-la bien : elle contient une puissance au numérateur et une surface au dénominateur. Cela te permet de retrouver la formule sans la mémoriser : « des watts répartis sur des mètres carrés ».

Deux points de vocabulaire à fixer :

  • la puissance sonore PP de la source est ce que la source émet au total, en watts ; elle ne dépend pas de l'endroit où tu es ;
  • l'intensité II dépend du point d'observation : elle est grande près de la source, petite loin d'elle.

L'atténuation géométrique : pourquoi un son s'affaiblit avec la distance

Imagine une petite enceinte posée dans un champ dégagé. Elle émet une puissance PP qui part dans toutes les directions. En s'éloignant de la source, l'onde transmet la puissance de la source, mais cette puissance se répartit sur une aire de plus en plus grande 2. La puissance totale reste la même (on néglige les pertes), mais elle est « diluée » sur une surface qui grandit : l'intensité baisse.

Cette baisse, qui ne vient que de la géométrie de la propagation et non d'une perte d'énergie dans le milieu, s'appelle l'atténuation géométrique.

Démonstration · Pourquoi doubler la distance divise l'intensité par 4

Notons I1I_1 l'intensité à la distance d1d_1 et I2I_2 celle à la distance d2=k d1d_2 = k\,d_1.

I2=P4πd22=P4πk2d12=1k2⋅P4πd12=I1k2I_2 = \frac{P}{4\pi d_2^2} = \frac{P}{4\pi k^2 d_1^2} = \frac{1}{k^2}\cdot\frac{P}{4\pi d_1^2} = \frac{I_1}{k^2}

Pour k=2k = 2, on obtient I2=I1/4I_2 = I_1/4. Pour k=10k = 10, I2=I1/100I_2 = I_1/100. L'intensité est inversement proportionnelle au carré de la distance.

Le niveau d'intensité sonore en décibels

Les intensités rencontrées au quotidien couvrent un domaine énorme : de valeurs minuscules à peine audibles jusqu'à des valeurs des milliards de fois plus grandes. Écrire et comparer de tels nombres est pénible, et l'oreille ne réagit pas proportionnellement à l'intensité mais de façon bien plus « comprimée ». On utilise donc une échelle logarithmique : le niveau d'intensité sonore.

Le rapport I/I0I/I_0 n'a pas d'unité : le logarithme s'applique donc à un nombre pur. C'est le point technique qui piège le plus d'élèves : on ne prend jamais le logarithme d'une grandeur avec une unité, on le prend d'un rapport.

Correspondance entre variation de niveau et rapport d'intensités
Variation du niveauIntensité multipliée par
+3 dBenviron 2
+6 dBenviron 4
+10 dB10
+20 dB100
−10 dB1/10 (divisée par 10)
−20 dB1/100 (divisée par 100)
Correspondance entre variation de niveau et rapport d'intensités · Valeurs arrondies, déduites de la définition du niveau d'intensité.

Méthodes de calcul à maîtriser

Calculer un niveau d'intensité à partir de P et dÉtapes successives pour passer de la puissance de la source au niveau en décibels.1ModèleSource ponctuelle isotrope, pertes négligées.2IntensitéI = P / (4π d²), distance en mètres.3RapportCalculer I / I₀, nombre sans unité.4NiveauL = 10 log (I / I₀), résultat en dB.
  1. ModèleSource ponctuelle isotrope, pertes négligées.
  2. IntensitéI = P / (4π d²), distance en mètres.
  3. RapportCalculer I / I₀, nombre sans unité.
  4. NiveauL = 10 log (I / I₀), résultat en dB.
Calculer un niveau d'intensité à partir de P et d

Intensités très élevées : l'exemple des ultrasons médicaux

Une intensité élevée n'est pas toujours un danger : on peut aussi la mettre au service du soin. Les ultrasons focalisés de haute intensité (HIFU) sont une technique médicale qui détruit un tissu pathologique, comme une tumeur, par la chaleur ou par la formation de bulles 3. Les ultrasons sont des ondes sonores inaudibles qui se propagent bien dans les liquides et dans les tissus riches en eau, tant qu'ils ne sont ni calcifiés ni remplis d'air 3.

Le principe rappelle une loupe qui concentre les rayons du soleil : le faisceau converge, les ondes sont focalisées en un point, et les tissus s'y échauffent brutalement, jusqu'à 85 °C 3. Tu retrouves ici la logique de l'intensité : on ne change pas la puissance totale, on la concentre sur une surface minuscule, donc l'intensité au foyer devient très grande.

Erreurs fréquentes et vérifications rapides

Exercices corrigés

Exercice 1 Intensité à 5 mètres d'une petite enceinte

★☆☆Environ 8 min

Une petite enceinte assimilée à une source ponctuelle isotrope émet une puissance sonore P=0,20P = 0{,}20 W. On néglige toute perte. Calcule l'intensité sonore II à la distance d=5,0d = 5{,}0 m, en W/m².

Indice 1

Écris l'aire de la sphère de rayon dd.

Indice 2

Divise la puissance par cette aire, en gardant les mètres.

Voir la correction pas à pas
  1. Le modèle est celui d'une source isotrope sans perte : la puissance se répartit sur une sphère de rayon dd.

  2. L'aire de la sphère est S=4πd2=4π×5,02≈314S = 4\pi d^2 = 4\pi\times 5{,}0^2 \approx 314 m².

  3. On applique I=P/S=0,20/314≈6,4×10−4I = P/S = 0{,}20/314 \approx 6{,}4\times10^{-4} W/m².

À 5,0 m, l'intensité est d'environ 6,4×10−46{,}4\times10^{-4} W/m². À 10 m, elle serait divisée par 4.

Exercice 2 Du son mesuré au niveau en décibels

★★☆Environ 8 min

Un capteur mesure une intensité sonore I=3,2×10−6I = 3{,}2\times10^{-6} W/m². On prend I0=1,0×10−12I_0 = 1{,}0\times10^{-12} W/m². Calcule le niveau d'intensité sonore LL, en dB (arrondi au centième dans la réponse numérique).

Indice 1

Forme d'abord le rapport I/I0I/I_0.

Indice 2

Utilise la touche log (décimal) de la calculatrice.

Voir la correction pas à pas
  1. On forme le rapport sans unité : I/I0=3,2×10−6/1,0×10−12=3,2×106I/I_0 = 3{,}2\times10^{-6}/1{,}0\times10^{-12} = 3{,}2\times10^{6}.

  2. On calcule le logarithme décimal : log⁡(3,2×106)=log⁡3,2+6≈6,505\log(3{,}2\times10^{6}) = \log 3{,}2 + 6 \approx 6{,}505.

  3. On multiplie par 10 : L≈65,05L \approx 65{,}05 dB.

Le niveau d'intensité sonore est d'environ 65 dB.

Exercice 3 Jusqu'où faut-il s'éloigner ?

★★★Environ 12 min

Un haut-parleur assimilé à une source ponctuelle isotrope produit un niveau de 82 dB à d1=4,0d_1 = 4{,}0 m. On néglige les pertes autres que l'atténuation géométrique. À quelle distance d2d_2 le niveau tombe-t-il à 70 dB ?

Indice 1

Calcule d'abord l'écart de niveau L1−L2L_1 - L_2.

Indice 2

Utilise L1−L2=20log⁡(d2/d1)L_1 - L_2 = 20\log(d_2/d_1), puis isole d2d_2.

Voir la correction pas à pas
  1. L'écart de niveau vaut L1−L2=82−70=12L_1 - L_2 = 82 - 70 = 12 dB.

  2. Pour une source ponctuelle, L1−L2=20log⁡(d2/d1)L_1 - L_2 = 20\log(d_2/d_1), donc log⁡(d2/d1)=12/20=0,60\log(d_2/d_1) = 12/20 = 0{,}60.

  3. On en déduit d2/d1=100,60≈3,98d_2/d_1 = 10^{0{,}60} \approx 3{,}98.

  4. Alors d2=4,0×3,98≈15,9d_2 = 4{,}0\times 3{,}98 \approx 15{,}9 m.

Il faut se placer à environ 16 m de la source. Tu peux vérifier : un écart de 12 dB correspond à une distance multipliée par environ 4, comme prévu par 12 dB ≈ 2 × 6 dB.

Quiz

8 questions · correction immédiate · ton score reste sur ton appareil.

  1. Quelle est l'unité de l'intensité sonore dans le Système international ?

  2. Une source ponctuelle isotrope émet sans perte. Tu passes de 3 m à 6 m de la source. Comment varie l'intensité sonore ?

  3. Un son a une intensité de 1,0×10−61{,}0\times10^{-6} W/m². Quel est son niveau d'intensité sonore, avec I0=1,0×10−12I_0 = 1{,}0\times10^{-12} W/m² ?

  4. On double l'intensité sonore en un point. De combien le niveau d'intensité varie-t-il environ ?

  5. Deux enceintes identiques produisent chacune 60 dB au même point. Quel niveau mesure-t-on avec les deux allumées ?

  6. Une source ponctuelle donne 70 dB à 1 m. Quel est son niveau à 10 m, sans autre perte que l'atténuation géométrique ?

  7. Vrai ou faux : un son qui exerce une forte pression acoustique a nécessairement une forte intensité acoustique.

  8. Parmi ces affirmations sur la formule L=10log⁡(I/I0)L = 10\log(I/I_0), lesquelles sont correctes ?

    Plusieurs réponses possibles.

Les questions qu'on se pose

Pourquoi utilise-t-on un logarithme pour le niveau sonore ?

Les intensités rencontrées s'étendent sur un domaine immense, et la perception d'un son varie de façon beaucoup plus lente que l'intensité. Le logarithme ramène des rapports de millions de fois à des nombres simples (de 0 à environ 120 dB) et transforme les multiplications d'intensité en simples additions de décibels.

Faut-il apprendre la valeur de $I_0$ par cœur ?

La valeur de référence I0=1,0×10−12I_0 = 1{,}0\times10^{-12} W/m² est le plus souvent rappelée dans l'énoncé, mais il vaut mieux la connaître. Le programme demande surtout de savoir exploiter l'expression du niveau d'intensité sonore 1 : poser le rapport I/I0I/I_0 puis calculer proprement.

Comment savoir si je dois utiliser $1/d^2$ ou une autre loi ?

Cherche les mots « source ponctuelle », « émission isotrope », « pertes négligées ». Alors la puissance se répartit sur une sphère et I=P/(4πd2)I = P/(4\pi d^2). Si l'énoncé parle d'un faisceau, d'un guide ou d'une absorption importante, le modèle sphérique ne suffit plus : l'énoncé précise alors la loi à utiliser.

Pourquoi 3 dB de plus quand on double l'intensité, et pas 6 dB ?

Parce que 10log⁡2≈3,010\log 2 \approx 3{,}0. Les 6 dB apparaissent dans un autre cas : quand on double la distance, l'intensité est divisée par 4, soit une baisse de 10log⁡4≈610\log 4 \approx 6 dB. Le facteur 20 devant log⁡\log vient du carré de la distance.

Sources

Programme visé : Physique-chimie, enseignement de spécialité, classe terminale, voie générale · Ministère de l'Éducation nationale et de la Jeunesse

  1. Physique-chimie, enseignement de spécialité, classe terminale, voie générale, Ministère de l'Éducation nationale et de la Jeunesse. Consulté le 6 novembre 2026.
  2. Intensité acoustique, Wikipédia. Consulté le 6 novembre 2026.
  3. Ultrasons focalisés de haute intensité, Wikipédia. Consulté le 6 novembre 2026.

Les numéros dans le texte renvoient à ces sources. Une source qui ne dit pas ce qu'on lui fait dire ? Signale-le.

Signaler une erreur sur cette page

Je suis en…

Primaire

  • CP Bientôt
  • CE1 Bientôt
  • CE2 Bientôt
  • CM1 Bientôt
  • CM2 Bientôt

Collège

Lycée

Supérieur

  • BTS Bientôt
  • BUT Bientôt
  • Licence Bientôt
  • Prépas Bientôt

Sur cette page