Entendre et protéger son audition

1. a)Pavillon → conduit auditif → tympan → osselets (marteau, enclume, étrier) → fenêtre ovale → cochlée → nerf auditif → aires auditives du cortex. (1)
2. b)Conversion de la vibration mécanique en message nerveux, réalisée par les cellules ciliées de la cochlée (inclinaison des stéréocils → signal électrique). (1)
3. c)Chaque région de la cochlée répond à une gamme de fréquences : la base aux aigus, le sommet aux graves. (1)
4. d)Le cérumen obstrue le conduit auditif (oreille externe) : il gêne la transmission du son sans atteindre la cochlée. C'est une surdité de transmission, réversible après retrait du bouchon. (1)

Le point clé — Transmettre (oreilles externe et moyenne) et convertir (cochlée) sont deux fonctions distinctes : leur atteinte donne deux surdités différentes.

1. a)$L=10\log (7,0\times {10}^6)\approx 10\times 6,845\approx 68,5$ dB. (1)
2. b)$I={10}^{-12}\times {10}^{10,6}={10}^{-1,4}\approx 4,0\times {10}^{-2}$ W·m⁻². (1)
3. c)$L^{\prime }=10\log \left(\frac{5I}{I_0}\right)=L+10\log 5\approx L+6,99$, soit environ + 7 dB, quel que soit $L$. (1)
4. d)Il a utilisé le logarithme népérien au lieu du logarithme décimal ; le résultat, supérieur au seuil de douleur pour un son faible, aurait dû l'alerter. Le bon niveau est 68,5 dB. (1)

Erreur fréquente — Le niveau sonore se calcule avec log (décimal), jamais avec ln : vérifier l'ordre de grandeur du résultat évite l'erreur.

1. a)$L=52+10\log 3\approx 52+4,77\approx 56,8$ dB. (1)
2. b)$I_v=3\times {10}^{-6,8}\approx 4,75\times {10}^{-7}$ W·m⁻² ; $I_c={10}^{-5,9}\approx 1,259\times {10}^{-6}$ W·m⁻² ; $I=1,734\times {10}^{-6}$ W·m⁻², d'où $L=10\log (1,734\times {10}^6)\approx 62,4$ dB. (1)
3. c)Ce sont les intensités qui s'additionnent, pas les niveaux. La conversation est environ 2,6 fois plus intense que les ventilateurs réunis : elle impose presque le niveau total. (1)
4. d)$52+10\log n=62$ donne $\log n=1$, donc $n=10$ ventilateurs. (1)

Astuce — Pour n sources identiques, L = L₁ + 10 log n : gagner 10 dB demande dix fois plus de sources.

1. a)Écart $95-80=15$ dB, soit 5 divisions par deux : $\frac{8}{2^5}=0,25$ h = 15 min. (1)
2. b)$\frac{90\text{min}}{15\text{min}}=6$ : elle reçoit 6 fois la dose admissible. (1)
3. c)Niveau $95-9=86$ dB(A), écart de 6 dB, soit 2 divisions par deux : $\frac{8}{2^2}=2$ h. Sa durée d'écoute de 1 h 30 devient acceptable. (1)
4. d)La douleur n'apparaît que vers 120 dB, alors que les cellules ciliées peuvent être détruites dès 80 dB(A) pour une longue durée : l'absence de douleur ne prouve pas l'absence de danger. (1)

Attention — Le risque dépend du niveau et de la durée : 3 dB(A) de plus, c'est deux fois moins de temps d'écoute sans danger.

1. a)B a une audition normale (pertes de 0 à 10 dB). A présente une perte qui croît avec la fréquence : faible dans les graves, 35 dB à 2 000 Hz et 65 dB à 8 000 Hz : les aigus sont les plus touchés (presbyacousie). (1)
2. b)Par tonotopie, les aigus sont traités à la base de la cochlée : c'est cette région qui a perdu le plus de cellules ciliées. (1)
3. c)Les cellules ciliées détruites ne se renouvellent pas chez l'être humain : la surdité de perception est définitive. (1)
4. d)La prothèse amplifie le son pour stimuler les cellules ciliées restantes ; elle compense la perte sans remplacer les cellules détruites. (1)

Repère — Sur un audiogramme, une perte qui augmente vers les aigus signe une atteinte de la base de la cochlée (âge ou bruit).