Les expériences avec les différents matériaux d'isolation phonique.
Les isolants phoniques
Un isolant phonique est un matériau qui va réduire la propagation du son le traversant.
Il existe une technique d'isolation en particulier que nous allons utiliser pour nos expériences : c'est la loi "masse ressort masse".
Cette loi ne concerne que les murs d'une pièce, elle consiste à insérer entre 2 parois rigides un isolant souple. Les parois jouent le rôle de masse et l'isolant joue le role de ressort ; d'où le nom de loi "masse ressort masse".
Une telle technique permet au minimum de réduire de 4 dB la pénétration du son par rapport à une cloison simple de même épaisseur.
- Une paroi rigide réfléchit une partie du bruit, en laisse passer une autre vers l'isolant.
- L'isolant absorbe une partie du bruit restant.
- La deuxième paroi rigide en réfléchit encore une part vers l'isolant.
- Une partie plus ou moins grande du bruit (variant selon la quantité de matériaux et le choix des matériaux) traverse néanmoins le dispositif.
Les expériences
Dans ces expériences, nous avons décidé de représenter l'isolation phonique d'une pièce simple modélisée complètement fermée pour des raisons pratiques. En effet, le moindre espace de rupture entre les plaques d'isolant diminue grandement l'efficacité de ces dernières, ce qui fait des portes et des fenêtres les principaux points faibles dans l'isolation d'une pièce.
Nous allons réaliser au total 5 expériences :
- Les 2 premières seront des expériences témoins
- Les 3 autres concerneront 3 isolants selectionnés avec attention
Liste du matériel :
- un grand carton (40cm x 30cm x 30cm)
- un petit carton (33cm x 24cm x 23cm)
- 3 ensembles de plaques recouvrant le haut, le bas et les côtés du grand carton (polystyrène, mousse acoustique, laine de verre)
- une enceinte Bluetooth
- un sonomètre
- un mètre ruban
Explication de l'expérience :
Dans le grand carton...
...on place les plaques recouvrant le bas et les côtés...
...on place ensuite le petit carton avec l'enceinte Bluetooth connectée à un smartphone...
...on ferme ensuite le petit carton avec une autre plaque de carton prévue à cet effet et on recouvre le tout avec la plaque d'isolant couvrant le haut...
...le carton est prêt pour un premier test. Pour faire les expériences, il suffit de changer les plaques d'isolant en veillant à placer le petit carton toujours dans le même sens afin que l'enceinte ne change pas de sens :
On déroule ensuite le mètre et on le bloque vers 140cm. On place ensuite l'extrémité du sonomètre à 120cm et le carton à 0cm :
Le choix des matériaux :
Nous avons choisi la laine de verre car elle est utilisée dans la construction des batiments pour l'isolation acoustique ainsi que pour l'isolation thermique.
Nous avons utilisé la mousse acoustique car nous pensions qu'elle était un isolant acoustique efficace.
Enfin, nous avons choisi le polystyrène extrudé car la mousse acoustique peut en être composée.
La composition des matériaux et leurs utilisations
Le polystyrène :
Le polystyrène est un polystyrène expansé. Pour le fabriquer, il faut placer des billes de polystyrène sous pression et à la chaleur puis introduire un gaz gonflant, appelé agent gonflant augmentant la taille des billes jusqu'à 40 fois leur taille initiale.
La mousse acoustique :
La mousse acoustique peut être composée de plusieurs composants dont le polystyrène extrudé (dans les mêmes conditions que l'expansion du polystyrène, on comprime les billes au lieu d'augmenter leur taille).
La laine de verre :
La fabrication de la laine de verre est obtenue par fusion à 1400°C du sable et du verre :
Les 5 expériences
- Expérience 1 : nous allons placer l'enceinte Bluetooth à 140 cm de l'extrémité du sonomètre afin de simuler l'emplacement de l'enceinte dans le carton. Cette expérience permettra de mesurer le nombre de décibels à la sortie de l'enceinte et ainsi de comparer la capacité d'isolation de chaque matériau.
- Expérience 2 : nous allons disposer le grand carton sans isolant afin de connaître la part d'isolation du carton dans les expériences suivantes.
- Expériences 3-4-5 : nous allons successivement tester l'isolation de chacun des isolants dans l'ordre suivant : le polystyrène puis la mousse acoustique et enfin la laine de verre.
Pour chaque expérience, on essaie de reproduire les mêmes conditions expérimentales (même ambiance sonore, mêmes distances...) et on note la valeur maximale affichée par le sonomètre lors du passage de l'enregistrement sonore (qui est toujours le même).
Les résultats
Expérience 1 :
Expérience 2 :
Expérience 3 :
Expérience 4 :
Expérience 5 :
Les résultats
Pour éviter tous doutes vis à vis des résultats, nous avons reproduit plusieurs fois les mêmes mesures et avons constaté que les valeurs maximales d'intensité sonore étaient très peu espacées entres elles (pour un même isolant). Cela nous permet d'affirmer que même une différence de moins d'un décibel entre deux expériences est représentative de la différence d'efficacité des deux isolants concernés.
On relève donc la valeur maximale affichée par le sonomètre dans chaque vidéo :
- L'enceinte seule : 77.3 dB
- Le carton sans isolant : 70.7 dB
- Le polystyrène : 67.8 dB
- La mousse acoustique : 67.1 dB
- La laine de verre : 61.2 dB