Вълни и звук

Интензитет на звука спрямо разстояние

Интензитетът спада като 1/r² — мести наблюдателя и гледай как I и L се променят.

Интензитет на звука спрямо разстояние — интерактивна симулация Вълни и звук. Интензитетът спада като 1/r² — мести наблюдателя и гледай как I и L се променят. Безплатна виртуална физическа лаборатория в браузъра с живи SI измервания и упътване.

Обратноквадратен интензитет

Интензитетът на звука спада като 1/r² от точков източник в три измерения.

Мощността се разпространява върху сферична повърхност 4πr², така че интензитетът I = P/(4πr²). Удвояването на разстоянието четвертва интензитета.

• I = P/(4πr²)
• I ∝ 1/r²

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

Високоговорител излъчва звук еднакво във всички посоки. Ако слушателят се отмести два пъти по-надалеч, с колко спада интензитетът на звука?

Предсказвания за преценка

• Интензитетът спада до 1/2 — пада линейно с разстоянието.
• Интензитетът спада до 1/4 — пада с квадрата на разстоянието.
• Интензитетът остава същият независимо от разстоянието.

Роли на променливите

Какво задаваш ти:

• Разстояние r (m)

Какво измерваш:

• Интензитет I (µW/m²)

Как протича изследването

1. Отвори настройката интензитет на звука и натисни Нулирай. Източникът излъчва 0.05 W във всички посоки (сферично разпространение).
2. Включи показанието за интензитет при наблюдателя.
3. Задай разстоянието на наблюдателя от източника за всеки опит и запиши интензитета.

Управляващо уравнение

Закон за обратния квадрат за интензитет на звук — I = P/(4πr²)

Мощност, излъчена еднакво във всички посоки, се разпространява върху сфера с площ 4πr². Интензитетът — мощност на единица площ — следователно пада като 1/r² с разстоянието от източника.

Какво иска да изчислят учениците печатният работен лист

• За един опит изчисли I = P/(4πr²) с P = 0.05 W, изразявайки отговора си в µW/m² (1 µW/m² = 10⁻⁶ W/m²). Сравни с таблицата.
• Обясни, с повърхнината на сфера 4πr², защо звуковата мощност, разпространяваща се навън, кара интензитета да пада като 1/r², а не 1/r.

Къде това се появява извън лабораторията

• Удвояването на разстоянието четвертва интензитета, но силата на звука (в децибели) сякаш пада с фиксирана стойност всеки път, когато разстоянието се удвои. Погледни експеримента децибели на звука — какъв вид функция превръща отношение на интензитет ×4 в фиксирана разлика в dB?
• Този експеримент предполага, че източникът излъчва еднакво във всяка посока. Мегафонът вместо това фокусира звука в тесен конус. Как очакваш законът за интензитета 1/r² да се промени за фокусиран източник на същото разстояние?

• 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 интензитета на звука
2. Избери наблюдателя
3. Натисни Пусни
4. По-слаб с разстоянието
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