👂 L'oreille : ce qu'on entend et ce qui l'abîme
Ton oreille est un capteur incroyable… mais fragile ! Promène un son du grave à l'aigu, du chuchotement à la sirène, vieillis de 50 ans en un clic, compare-toi à un chien ou à une chauve-souris, puis passe la soirée au concert : avec ou sans bouchons ? Les cellules ciliées de ta cochlée, elles, ne repoussent jamais.
🧪 Mode d'emploi : règle les curseurs (à droite, ou sous l'animation sur téléphone), lance avec ▶, observe les mesures et relève les 🎯 défis. Le bouton ⛶ agrandit l'animation, idéal sur téléphone à l'horizontale.
Ce que tu vois
- L'oreille humaine n'entend que les sons de fréquence comprise entre 20 Hz et 20 kHz : en dessous, ce sont des infrasons ; au-dessus, des ultrasons. Même à 110 dB, un ultrason reste inaudible pour nous.
- La courbe bleue est le seuil d'audibilité : un son n'est entendu que s'il est au-dessus. L'oreille est la plus sensible vers 3 kHz ; dans les graves, il faut beaucoup plus de décibels pour entendre.
- Dans la cochlée déroulée, chaque fréquence fait vibrer un endroit précis de la membrane basilaire : les aigus près de la base, les graves au sommet. Les cellules ciliées de cet endroit s'allument.
- Avec l'âge, le seuil remonte surtout dans les aigus : un bip à 17 kHz entendu à 16 ans devient inaudible à 60 ans.
- Au-delà de 100 % de dose de bruit, des cellules ciliées sont détruites : le seuil remonte pour toujours à ces fréquences. Une protection retire A décibels au niveau qui arrive au tympan.
Expériences à faire
- Monte le son de 440 Hz de 0 à 130 dB : à partir de quel niveau entres-tu dans la zone de danger ? Dans celle de la douleur ?
- Garde 40 dB et descends de 1 000 Hz à 50 Hz : entends-tu toujours le son ? Pourquoi ?
- Choisis le bip « anti-ados » et augmente l'âge : à partir de quel âge ne l'entends-tu plus ?
- Lance le temps au concert sans protection : au bout de combien de temps la dose atteint-elle 100 % ? Et avec des bouchons en mousse ?
- Compare-toi à la chauve-souris et à l'éléphant : lequel entend les infrasons ? Lequel entend les ultrasons ?
La physique derrière l'animation
- Un son est audible par l'oreille humaine si sa fréquence est comprise entre 20 Hz et 20 kHz (domaine audible) et si son niveau dépasse le seuil d'audibilité, qui dépend de la fréquence et de l'âge. f < 20 Hz : infrasons ; f > 20 kHz : ultrasons.
- Période et longueur d'onde d'un son : T = 1 / f et λ = v / f, avec v ≈ 340 m/s dans l'air.
- Niveau d'intensité sonore : L = 10 × log(I / I0), en décibels (dB), avec I0 = 1,0 × 10−12 W/m² ; donc I = I0 × 10L/10.
- Seuil de danger : 85 dB ; seuil de douleur : 120 dB. Durée d'exposition maximale par jour : tmax = 8 h / 2(L − 85)/3 (8 h à 85 dB, durée divisée par 2 tous les 3 dB de plus). Dose de bruit = Σ t / tmax.
- Une protection (bouchons, casque) d'atténuation A abaisse le niveau au tympan : Ltympan = L − A. Modèle simplifié : A est la même à toutes les fréquences, la pondération A des sonomètres est ignorée, le seuil d'audibilité suit la formule de Terhardt et la perte liée à l'âge est approchée.
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