Bølger og lyd
Decibelskala ved øret
En kraftigere kilde hæver decibelniveauet på fast afstand.
Decibelskala ved øret — interaktiv Bølger og lyd-simulation. En kraftigere kilde hæver decibelniveauet på fast afstand. Gratis virtuelt fysiklaboratorium i browseren med live SI-målinger og en guidet gennemgang.
Decibelskala
Decibelskalaen komprimerer et enormt intensitetsinterval til håndterbare tal ved hjælp af en logaritme.
Lydniveauet β = 10 log₁₀(I/I₀) dB. En stigning på 10 dB betyder ti gange intensiteten. Kraftigere kilder hæver β ved en fast afstand.
- β = 10 log₁₀(I/I₀)
- Δβ = 10 log₁₀(I₂/I₁)
Undersøgelsesoplæg
Planlæg spørgsmålet, før du åbner laboratoriet
Resuméet spejler den forhåndsrenderede side: drivende spørgsmål, konkurrerende forudsigelser, variablernes roller, styrende love, opsætning, analyse- og udvidelsesspørgsmål forbliver synlige og i denne rækkefølge.
Drivende spørgsmål
Lydintensiteter, som mennesker kan høre, spænder over en faktor en billion, fra en hvisken til en jetmotor. Hvorfor måler vi lydstyrke i decibel i stedet for direkte i W/m²?
Forudsigelser at afveje
- Decibel bruger en logaritmisk skala, så ens dB-trin svarer til ens multiplikative spring i intensitet.
- Decibel er blot en lineært omskaleret version af W/m² for bekvemmeligheds skyld.
- Decibel måler noget fysisk forskelligt fra intensitet.
Variablers roller
Det, du indstiller:
- Afstand r (m)
Det, du måler:
- Intensitet I (µW/m²)
- Lydniveau β (dB)
Sådan forløber undersøgelsen
- Åbn forudstillingen sound-decibel, og tryk på Nulstil. Kilden udstråler 0.12 W i alle retninger.
- Slå aflæsningerne af intensitet og lydniveau til ved observatøren.
- Indstil observatørens afstand fra kilden for hvert forsøg, og notér intensiteten og lydniveauet.
Styrende ligning
Lydniveau i decibel — L = 10·log₁₀(I/I₀)
Decibelskalaen komprimerer intensitetens enorme dynamiske område med en 10-tals logaritme relativt til den svagest hørbare intensitet I₀ = 10⁻¹² W/m², så hvert +10 dB repræsenterer et ×10-spring i faktisk intensitet.
Det, det printbare arbejdsark beder eleverne regne ud
- Beregn for ét forsøg I = P/(4πr²) med P = 0.12 W (angiv i µW/m², 1 µW/m² = 10⁻⁶ W/m²), og derefter β = 10·log₁₀(I/I₀) med referenceintensiteten I₀ = 10⁻¹² W/m². Sammenlign begge med tabellen.
- Selvom dine nærmeste og fjerneste forsøg adskiller sig i intensitet med en faktor 16, ændrer lydniveaukolonnen sig kun med omkring 12 dB mellem dem. Forklar hvorfor ved hjælp af logaritmen i formlen.
Hvor det viser sig uden for laboratoriet
- Referenceintensiteten I₀ = 10⁻¹² W/m² er defineret som omtrent den svageste lyd, et menneske kan høre (0 dB). Hvad ville en lytter måle som lydniveau præcis ved tærskelintensiteten, ifølge formlen?
- Hvert +10 dB svarer til en ×10 stigning i intensitet, ikke en fordobling. Omtrent hvor mange dB tilføjer en intensitet, der fordobles (×2), ifølge formlen?
- 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
- Velkommen til Decibel
- Vælg observatøren
- Tryk på Afspil
- Logaritmisk lydstyrke
- Åbn egenskabspanelet
- Du klarede det!
Åbn den interaktive simulation for at bygge scenen, tryk på Afspil og udforsk med live-målinger og en guidet gennemgang.
Åbn interaktivt laboratorium →