Lydintensitet og decibel

Lydenergi spreder sig lige meget i alle retninger fra sin kilde, som ringe, der vokser udad på en kugle. Efterhånden som kuglen bliver større, strækkes den samme samlede effekt over mere og mere areal, så intensiteten — effekt pr. kvadratmeter — falder hurtigt, jo længere væk du kommer, efter et omvendt-kvadrat-mønster med afstanden.

Formlen

I = P / (4π · r²)

  • I — intensitet (W/m²): hvor meget lydeffekt, der passerer gennem hvert kvadratmeter areal
  • P — effekt (W): den samlede lydenergi, kilden udsender hvert sekund
  • r — afstand (m): hvor langt væk du er fra kilden

Udregnet eksempel

En højttaler udsender 12.56 watt lydeffekt lige meget i alle retninger. Brug 4π ≈ 12.56 — hvad er lydintensiteten 1 meter væk?

  • P = 12.56 W
  • r = 1 m
  1. I = P / (4π · r²)
  2. I = 12.56 W / (12.56 · 1 m²)

I = 1 W/m²

Test dig selv

Den samme 12.56-watt højttaler måles nu 2 meter væk i stedet for 1. Hvad er den nye intensitet?
  • Korrekt svar: 0.25 W/m²
  • 0.5 W/m²
  • 4 W/m²

Rigtigt! En fordobling af afstanden dividerer intensiteten med fire (2²): 12.56 W ÷ (12.56 · 4 m²) = 0.25 W/m².

En lyds intensitet springer fra I₀ til 100 gange I₀. Hvor mange decibel stiger lydniveauet?
  • 100 dB
  • 10 dB
  • Korrekt svar: 20 dB

Præcis — hver ×10 i intensitet tilføjer 10 dB, og ×100 er to faktorer af ×10, så niveauet stiger med 20 dB.

Hvor du ser det

Gå baglæns fra en gademusikant eller hen over en koncertgræsplæne, og lydstyrken falder hurtigere, end afstanden vokser — den samme lydeffekt smøres ud over en stadigt større kugle. En højttaler, der driver 12.56 watt, leverer 1 W/m² én meter væk, men kun 0.25 W/m² to meter væk, og en lytter fire rækker tilbage arver en lille brøkdel af den intensitet, forreste række får.

Almindelige fejl

Refleksfejlen er halvering: dobbelt så langt væk betyder givet halv intensitet — i virkeligheden er r i I = P / (4π · r²) i anden, så en fordobling af afstanden dividerer intensiteten med fire, og en tredobling dividerer med ni. Decibelskalaen felder folk på samme måde: den er logaritmisk, så hver ×10 i intensitet tilføjer kun 10 dB — et ×100-spring hæver niveauet med 20 dB, ikke med en faktor 100.

Sådan hænger det sammen

Det afslutter bølgeemnet: Doppler-forskydningen fortalte dig, hvad bevægelse gør ved frekvensen, svævninger hvad interferens gør ved lydstyrken, og omvendt-kvadrat-loven hvad afstand gør ved energien — alle tre virker på den samme spredende bølge. Geometrien er identisk med det omvendt-kvadrat-fald hos tyngdekraften og Coulombs lov: alt, der stråler lige meget i alle retninger, spreder sig over en kugle, hvis areal vokser som 4π · r².

Prøv den interaktive simulering

Relaterede begreber