Activités d'Investigation
Télémétrie sur chantier, protection auditive en atelier et transmission de données par fibre optique.
Mesure de Distance : Ultrasons vs Laser
Situation Professionnelle
Un conducteur de travaux souhaite mesurer la longueur d'un hall industriel. Il utilise un télémètre à ultrasons ($v_{\text{son}} = 340\text{ m/s}$). L'émetteur émet une impulsion ultrasonore qui frappe le mur opposé et revient au récepteur après une durée d'aller-retour $\Delta t = 0{,}050\text{ s}$ ($50\text{ ms}$).
Travail à réaliser
1. Distance Totale Parcourue par l'Onde (Compétence Réaliser) : Calculer la distance totale aller-retour parcourue par l'onde sonore ($d_{\text{totale}} = v \times \Delta t$).
2. Longueur de la Pièce (Compétence Réaliser) : En déduire la distance $d$ séparant le télémètre du mur ($d = \frac{d_{\text{totale}}}{2}$).
3. Comparaison avec un Télémètre Laser (Compétence Analyser) : Pourquoi le télémètre laser ($c = 300\,000\text{ km/s}$) est-il plus précis et insensible aux courants d'air ?
Voir le corrigé de l'Activité 1
1. $d_{\text{totale}} = 340 \times 0{,}050 = \mathbf{17\text{ mètres}}$ (aller + retour).
2. $d = \frac{17}{2} = \mathbf{8{,}50\text{ mètres}}$.
3. La lumière se propage en ligne droite très étroite sans dispersion angulaire et sa vitesse ne dépend pas de la température ni du vent ambiant.
Prévention des Risques Acoustiques en Atelier
Situation Professionnelle
Lors d'un audit de sécurité dans un atelier de métallerie, le responsable HSE utilise un sonomètre et relève :
• Meuleuse d'angle en fonctionnement : $98\text{ dB}$
• Compresseur d'air d'atelier : $82\text{ dB}$
• Frappe au marteau sur enclume : $106\text{ dB}$
Travail à réaliser
1. Identification des Dangers (Compétence S'approprier) : Comparer ces valeurs au seuil réglementaire de danger ($85\text{ dB}$) et au seuil de douleur ($120\text{ dB}$).
2. Choix du Casque Antibruit (Compétence Valider) : L'artisan utilise un casque de protection avec un indice d'atténuation SNR de $28\text{ dB}$. Quel niveau sonore résiduel perçoit-il lorsqu'il meule ($98\text{ dB}$) ? Est-il en sécurité ?
Voir le corrigé de l'Activité 2
1. La meuleuse ($98\text{ dB}$) et l'enclume ($106\text{ dB}$) dépassent largement le **seuil de danger de 85 dB** et provoquent une surdité précoce sans EPI.
2. Niveau perçu = $98 - 28 = \mathbf{70\text{ dB}}$. Comme $70\text{ dB} < 80\text{ dB}$, le travailleur est parfaitement protégé.
Transmission de Données par Fibre Optique
Situation Professionnelle
Une entreprise raccorde deux sites distants de $d = 20\text{ km}$ par une liaison fibre optique. La lumière laser se propage dans le cœur de verre à la vitesse $v = 200\,000\text{ km/s}$ ($2 \times 10^8\text{ m/s}$).
Questions & Calculs de Transmission
1. Temps de Propagation (Compétence Réaliser) : Calculer la durée $t$ nécessaire au signal lumineux pour traverser les 20 km de fibre ($t = \frac{d}{v}$). Exprimer le résultat en millisecondes ($1\text{ ms} = 0{,}001\text{ s}$).
2. Immunité aux Parasites (Compétence Communiquer) : Pourquoi la fibre optique est-elle privilégiée par rapport au câble électrique en cuivre dans les zones industrielles à fortes perturbations ?
Voir le corrigé de l'Activité 3
1. $t = \frac{20}{200\,000} = 0{,}0001\text{ s} = \mathbf{0{,}10\text{ ms}}$ (quasi-instantané).
2. Les signaux lumineux sont des photons insensibles aux rayonnements électromagnétiques des moteurs, postes à souder et transformateurs haute tension.