Vlnění a zvuk
Akustická intenzita vs. vzdálenost
Intenzita klesá jako 1/r² — přesuň pozorovatele a sleduj, jak se mění I a L.
Akustická intenzita vs. vzdálenost — interaktivní simulace Vlnění a zvuk. Intenzita klesá jako 1/r² — přesuň pozorovatele a sleduj, jak se mění I a L. Bezplatná virtuální fyzikální laboratoř v prohlížeči se živými měřeními v SI a řízeným tutoriálem.
Intenzita s převráceným čtvercem
Intenzita zvuku klesá jako 1/r² od bodového zdroje ve třech rozměrech.
Výkon se rozprostírá přes kulovou plochu 4πr², takže intenzita I = P/(4πr²). Zdvojnásobení vzdálenosti čtvrtinuje intenzitu.
- I = P/(4πr²)
- I ∝ 1/r²
Souhrn zkoumání
Naplánuj otázku dřív, než otevřeš laboratoř
Stručný přehled odpovídá předrenderované stránce: hlavní otázka, konkurenční predikce, role proměnných, řídicí zákony, sestavení, analýza i rozšiřující podněty zůstávají viditelné a v tomto pořadí.
Hlavní otázka
Reproduktor vyzařuje zvuk rovnoměrně všemi směry. Když se posluchač vzdálí dvakrát dál, o kolik klesne intenzita zvuku?
Predikce k zvážení
- Intenzita klesne na 1/2 — klesá lineárně s vzdáleností.
- Intenzita klesne na 1/4 — klesá s druhou mocninou vzdálenosti.
- Intenzita zůstává stejná bez ohledu na vzdálenost.
Role proměnných
Co nastavuješ:
- Vzdálenost r (m)
Co měříš:
- Intenzita I (µW/m²)
Jak zkoumání probíhá
- Otevři předvolbu sound-intensity a stiskni Resetovat. Zdroj vyzařuje 0.05 W všemi směry (kulové šíření).
- Zapni odečet intenzity u pozorovatele.
- Nastav vzdálenost pozorovatele od zdroje pro každý pokus a zapiš intenzitu.
Řídící rovnice
Zákon převrácené druhé mocniny pro intenzitu zvuku — I = P/(4πr²)
Výkon vyzařovaný rovnoměrně všemi směry se rozprostírá přes kouli o ploše 4πr². Intenzita — výkon na jednotku plochy — proto klesá s vzdáleností od zdroje jako 1/r².
Co tisknutelný pracovní list žádá žáky vypočítat
- Pro jeden pokus spočti I = P/(4πr²) s P = 0.05 W a vyjádři odpověď v µW/m² (1 µW/m² = 10⁻⁶ W/m²). Porovnej s tabulkou.
- Vysvětli pomocí povrchu koule 4πr², proč šíření zvukového výkonu do prostoru dělá intenzitu klesající jako 1/r², ne 1/r.
Kde se to objevuje mimo laboratoř
- Zdvojnásobení vzdálenosti čtvrtinuje intenzitu, ale hlasitost (v decibelech) klesá jen o pevnou hodnotu při každém zdvojnásobení vzdálenosti. Podívej se na experiment sound-decibel — jaký druh funkce mění poměr intenzity ×4 na pevný rozdíl v dB?
- Tento experiment předpokládá, že zdroj vyzařuje rovnoměrně všemi směry. Megafon místo toho soustředí zvuk do úzkého kužele. Jak by ses čekal, že se zákon 1/r² změní pro směrovaný zdroj na stejné vzdálenosti?
- 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
- Vítej v Intenzitě zvuku
- Vyber pozorovatele
- Stiskni Spustit
- Slabší se vzdáleností
- Otevři panel Vlastnosti
- Povedlo se!
Otevři interaktivní simulaci, postav scénu, stiskni Spustit a prozkoumávej s živými měřeními a řízeným tutoriálem.
Otevřít interaktivní laboratoř →