Вълни и звук

Децибелна скала до ухото

По-силен източник повишава нивото в децибели на фиксирано разстояние.

Децибелна скала до ухото — интерактивна симулация Вълни и звук. По-силен източник повишава нивото в децибели на фиксирано разстояние. Безплатна виртуална физическа лаборатория в браузъра с живи SI измервания и упътване.

Децибелна скала

Децибелната скала свива огромен обхват от интензитети в управляеми числа чрез логаритъм.

Ниво на звука β = 10 log₁₀(I/I₀) dB. Увеличение от 10 dB означава десет пъти по-висок интензитет. По-силни източници повишават β на фиксирано разстояние.

• β = 10 log₁₀(I/I₀)
• Δβ = 10 log₁₀(I₂/I₁)

Резюме на изследването

Планирай въпроса, преди да отвориш лабораторията

Краткото описание повтаря пререндерираната страница: водещият въпрос, съперничещите предсказвания, ролите на променливите, управляващите закони, постановката, анализът и разширяващите подсказки остават видими и в този ред.

Водещ въпрос

Интензитетите на звука, които хората чуват, обхващат фактор от трилион, от шепот до реактивен двигател. Защо измерваме силата на звука в децибели вместо директно в W/m²?

Предсказвания за преценка

• Децибелите ползват логаритмична скала, така че равни dB стъпки съответстват на равни умножителни скокове в интензитета.
• Децибелите са просто линейно премащабирана версия на W/m² за удобство.
• Децибелите измерват нещо физически различно от интензитета.

Роли на променливите

Какво задаваш ти:

• Разстояние r (m)

Какво измерваш:

• Интензитет I (µW/m²)
• Ниво на звука β (dB)

Как протича изследването

1. Отвори настройката децибели на звука и натисни Нулирай. Източникът излъчва 0.12 W във всички посоки.
2. Включи показанията за интензитет и ниво на звука при наблюдателя.
3. Задай разстоянието на наблюдателя от източника за всеки опит и запиши интензитета и нивото на звука.

Управляващо уравнение

Ниво на звука в децибели — L = 10·log₁₀(I/I₀)

Децибелната скала свива огромния динамичен обхват на интензитета с логаритъм с основа 10 спрямо най-тихия чут интензитет I₀ = 10⁻¹² W/m², така че всяко +10 dB представлява скок ×10 в реалния интензитет.

Какво иска да изчислят учениците печатният работен лист

• За един опит изчисли I = P/(4πr²) с P = 0.12 W (докладвай в µW/m², 1 µW/m² = 10⁻⁶ W/m²), после β = 10·log₁₀(I/I₀) с референтен интензитет I₀ = 10⁻¹² W/m². Сравни и двете с таблицата.
• Макар най-близкият и най-далечният ти опит да се различават по интензитет с фактор 16, колоната ниво на звука се променя с едва около 12 dB между тях. Обясни защо, ползвайки логаритъма във формулата.

Къде това се появява извън лабораторията

• Референтният интензитет I₀ = 10⁻¹² W/m² е определен като приблизително най-тихият звук, който човек чува (0 dB). С формулата какво ниво на звука би измерил слушател точно на праговия интензитет?
• Всяко +10 dB съответства на увеличение ×10 на интензитета, не удвояване. С формулата приблизително колко dB добавя интензитет, който се удвоява (×2)?

• AP Physics 2 — Unit 14: Waves, Sound, and Physical Optics
• IB Physics — C.2 Wave model
• General High School Physics — Waves & sound
• NGSS High School Physics — Wave properties

1. Добре дошъл при децибелите на звука
2. Избери наблюдателя
3. Натисни Пусни
4. Логаритмична сила на звука
5. Отвори панела Свойства
6. Справи се!

Отвори интерактивната симулация, за да изградиш сцената, натисни Пусни и разгледай с живи измервания и насочено упътване.

Отвори интерактивната лаборатория →

Изтегли работния лист →

Интензитет на звука и децибели