Séquence 8 CAP • Sciences Physiques & Chimiques

Acoustique, Bruit & Optique

Entraînement Autonome CAP

Fiche de Travaux Dirigés (TD)

8 Exercices d'application avec corrigés pas à pas dépliables.

8 Exercices gradués

1 Exercice 1 : Calcul de Fréquence $f = \frac{1}{T}$

★☆☆ (Fréquence)

Le signal d'un avertisseur sonore a une période $T = 0{,}0025\text{ s}$ (soit $2{,}5\text{ ms}$).
1.1. Calculer la fréquence $f$ de ce son en Hertz ($f = \frac{1}{T}$).
1.2. Ce son est-il audible par l'oreille humaine ? Justifier.

2 Exercice 2 : Distance d'un Impact de Foudre

★☆☆ (Vitesse son)

Pendant un orage, un ouvrier voit l'éclair d'un éclair instantanément et entend le coup de tonnerre $t = 6\text{ secondes}$ plus tard. On prend $v_{\text{son}} = 340\text{ m/s}$.
Calculer la distance $d$ en mètres séparant l'ouvrier du point d'impact de la foudre ($d = v \times t$).

3 Exercice 3 : Addition de Sources Sonores (+3 dB)

★★☆ (Décibels)

Une scie circulaire d'atelier émet un niveau sonore $L_1 = 85\text{ dB}$. On met en marche une seconde scie circulaire identique ($85\text{ dB}$).
3.1. Calculer le niveau sonore global $L_{\text{tot}}$ reçu par le menuisier.
3.2. Le port du casque antibruit est-il obligatoire ? Justifier.

4 Exercice 4 : Atténuation Acoustique d'un Caisson

★★☆ (Atténuation)

Un compresseur industriel produit $92\text{ dB}$. Pour protéger les opérateurs, on installe un caisson insonorisant offrant une atténuation acoustique de $15\text{ dB}$.
Calculer le niveau sonore résiduel perçu dans l'atelier et vérifier s'il est inférieur au seuil de danger ($80\text{ dB}$).

5 Exercice 5 : Télémètre Laser de Chantier

★★☆ (Optique laser)

Un télémètre laser mesure la longueur d'un bâtiment ($d = 60\text{ m}$). Le faisceau lumineux effectue un aller-retour ($120\text{ m}$) à la vitesse $c = 3 \times 10^8\text{ m/s}$.
Calculer la durée $t$ du trajet aller-retour ($t = \frac{d_{\text{tot}}}{c}$).

6 Exercice 6 : Réflexion sur un Miroir Plan

★★☆ (Réflexion)

Un rayon lumineux frappe la surface d'un miroir plan avec un angle d'incidence de $i_1 = 40^\circ$ par rapport à la normale.
6.1. Donner l'angle de réflexion $r$ du rayon renvoyé.
6.2. Énoncer la loi de la réflexion de Descartes.

7 Exercice 7 : Réfraction Air / Plexiglas

★★★ (Réfraction)

Un faisceau lumineux pénètre d'un milieu 1 (air, $n_1 = 1{,}0$) dans un milieu 2 (verre, $n_2 = 1{,}50$) avec un angle d'incidence $i_1 = 30^\circ$.
À l'aide de la loi de Snell-Descartes $n_1 \sin(i_1) = n_2 \sin(i_2)$, calculer $\sin(i_2)$ et donner l'angle réfracté $i_2$ en degrés.

8 Exercice 8 : Choix d'EPI Acoustique & Optique

★★★ (EPI Métiers)

Un chaudronnier découpe une tôle d'acier à la meuleuse ($102\text{ dB}$) puis réalise un soudage TIG émettant de violents éclairs lumineux UV.
8.1. Quel type d'EPI antibruit ($SNR \ge 25\text{ dB}$) doit-il porter pour ramener le niveau perçu sous les $80\text{ dB}$ ?
8.2. Quel type de protection optique doit-il impérativement utiliser lors du soudage ?