Bølger og lyd
Lydintensitet vs. afstand
Intensiteten falder som 1/r² — flyt observatøren, og se I og L ændre sig.
Lydintensitet vs. afstand — interaktiv Bølger og lyd-simulation. Intensiteten falder som 1/r² — flyt observatøren, og se I og L ændre sig. Gratis virtuelt fysiklaboratorium i browseren med live SI-målinger og en guidet gennemgang.
Intensitet (omvendt kvadrat)
Lydintensiteten aftager som 1/r² fra en punktsource i tre dimensioner.
Effekten spreder sig over en kugleoverflade på 4πr², så intensiteten I = P/(4πr²). En fordobling af afstanden reducerer intensiteten til en fjerdedel.
- I = P/(4πr²)
- I ∝ 1/r²
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
En højttaler udstråler lyd lige meget i alle retninger. Hvis en lytter flytter dobbelt så langt væk, hvor meget falder lydintensiteten så?
Forudsigelser at afveje
- Intensiteten falder til 1/2 — den aftager lineært med afstanden.
- Intensiteten falder til 1/4 — den aftager med afstandens kvadrat.
- Intensiteten er den samme uanset afstanden.
Variablers roller
Det, du indstiller:
- Afstand r (m)
Det, du måler:
- Intensitet I (µW/m²)
Sådan forløber undersøgelsen
- Åbn forudstillingen sound-intensity, og tryk på Nulstil. Kilden udstråler 0.05 W i alle retninger (kugleudbredelse).
- Slå intensitetsaflæsningen til ved observatøren.
- Indstil observatørens afstand fra kilden for hvert forsøg, og notér intensiteten.
Styrende ligning
Den omvendte kvadratlov for lydintensitet — I = P/(4πr²)
Effekt, der udstråles lige meget i alle retninger, spredes over en kugle med arealet 4πr². Intensiteten — effekt pr. arealenhed — aftager derfor som 1/r² med afstanden fra kilden.
Det, det printbare arbejdsark beder eleverne regne ud
- Beregn for ét forsøg I = P/(4πr²) med P = 0.05 W, og angiv svaret i µW/m² (1 µW/m² = 10⁻⁶ W/m²). Sammenlign med tabellen.
- Forklar ud fra en kugles overfladeareal 4πr², hvorfor lydeffekt, der spredes udad, får intensiteten til at aftage som 1/r² frem for 1/r.
Hvor det viser sig uden for laboratoriet
- En fordobling af afstanden kvartdeler intensiteten, men lydstyrken (i decibel) ser kun ud til at falde med et fast beløb, hver gang afstanden fordobles. Se på sound-decibel-eksperimentet — hvilken slags funktion forvandler et ×4-intensitetsforhold til en fast dB-forskel?
- Dette eksperiment forudsætter, at kilden udstråler lige meget i alle retninger. En megafon fokuserer derimod lyden i en smal kegle. Hvordan ville du forvente, at 1/r²-loven for intensiteten ændrer sig for en fokuseret kilde ved samme afstand?
- 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 Lydintensitet
- Vælg observatøren
- Tryk på Afspil
- Svagere med afstanden
- 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 →