Децибелната скала: свиване на огромен обхват интензитети

1 · Предскажи

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?

• 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.

2 · Постановка

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.

3 · Събери данни

Чертай нивото на звука β (ос y) спрямо log₁₀(интензитет I в W/m²) (ос x) за трите си опита. Права ли е линията?

4 · Анализирай

1. 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.
2. 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.

5 · Надгради

1. 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?
2. Всяко +10 dB съответства на увеличение ×10 на интензитета, не удвояване. С формулата приблизително колко dB добавя интензитет, който се удвоява (×2)?

Физиката зад този експеримент

← Назад към експеримента

138 безплатни работни листа по физика за печат