L'escala de decibels: comprimir un interval enorme d'intensitats
1 · Prediu
Les intensitats de so que els humans podem sentir abasten un factor d'un bilió, d'un xiuxiueig a un motor de reacció. Per què mesurem la sonoritat en decibels en lloc de directament en W/m²?
- Els decibels fan servir una escala logarítmica, o sigui que passos iguals en dB corresponen a salts multiplicatius iguals en intensitat.
- Els decibels són simplement una versió linealment reescalada dels W/m² per comoditat.
- Els decibels mesuren una cosa físicament diferent de la intensitat.
2 · Configura
- Obre el predefinit «L'escala de decibels» i prem Restableix. La font radia 0.12 W en totes direccions.
- Activa les lectures d'intensitat i nivell sonor a l'observador.
- Defineix la distància de l'observador a la font per a cada prova i enregistra la intensitat i el nivell sonor.
3 · Recull dades
| Distància r (m) | Intensitat I (µW/m²) | Nivell de so β (dB) |
|---|---|---|
| 2.00 | ||
| 4.00 | ||
| 8.00 |
Representa el nivell sonor β (eix y) contra log₁₀(intensitat I en W/m²) (eix x) per a les tres proves. La línia és recta?
4 · Analitza
- Per a una prova, calcula I = P/(4πr²) amb P = 0.12 W (informa en µW/m², 1 µW/m² = 10⁻⁶ W/m²) i després β = 10·log₁₀(I/I₀) amb intensitat de referència I₀ = 10⁻¹² W/m². Compara totes dues amb la taula.
- Tot i que les teves proves més propera i més llunyana difereixen en intensitat per un factor de 16, la columna de nivell sonor només canvia uns 12 dB entre elles. Explica per què, amb el logaritme de la fórmula.
5 · Amplia
- La intensitat de referència I₀ = 10⁻¹² W/m² es defineix com a aproximadament el so més fluix que un humà pot sentir (0 dB). Amb la fórmula, quin nivell sonor mesuraria un oient exactament a la intensitat llindar?
- Cada +10 dB correspon a un augment ×10 d'intensitat, no a un doblatge. Amb la fórmula, quants dB afegeix aproximadament una intensitat que es dobla (×2)?
La física al darrere d'aquest experiment
Nivell sonor en decibels
L'escala de decibels comprimeix l'enorme interval dinàmic de la intensitat amb un logaritme base 10 relatiu a la intensitat audible més fluixa I₀ = 10⁻¹² W/m², de manera que cada +10 dB representa un salt ×10 en intensitat real.
Ones i so
- Ones progressives en una corda: velocitat, freqüència i longitud d'ona
- Batuts: dues freqüències properes interferint
- Ones estacionàries: harmònics en una corda fixa
- Efecte Doppler: font que s'acosta
- Intensitat del so: llei de quadrats inversos
- Timbre: contingut harmònic d'un to complex
- Ressonància de tub obert: la longitud fixa el to
138 fulls de treball de laboratori de física gratuïts i imprimibles