Η κλίμακα ντεσιμπέλ: Συμπίεση τεράστιου εύρους εντάσεων

1 · Πρόβλεψε

Οι εντάσεις ήχου που μπορούν να ακούσουν οι άνθρωποι καλύπτουν παράγοντα ενός τρισεκατομμυρίου, από ψιθύρισμα έως κινητήρα τζετ. Γιατί μετράμε την ηχηρότητα σε ντεσιμπέλ αντί ευθέως σε W/m²;

• Τα ντεσιμπέλ χρησιμοποιούν λογαριθμική κλίμακα, ώστε ίσα βήματα dB αντιστοιχούν σε ίσα πολλαπλασιαστικά άλματα έντασης.
• Τα ντεσιμπέλ είναι απλώς γραμμικά επανακλιμακωμένη έκδοση των W/m² για ευκολία.
• Τα ντεσιμπέλ μετρούν κάτι φυσικά διαφορετικό από την ένταση.

2 · Διάταξη

1. Άνοιξε την προεπιλογή sound-decibel και πάτησε Επαναφορά. Η πηγή ακτινοβολεί 0.12 W προς όλες τις κατευθύνσεις.
2. Ενεργοποίησε τις ενδείξεις έντασης και στάθμης ήχου στον παρατηρητή.
3. Ρύθμισε την απόσταση του παρατηρητή από την πηγή για κάθε δοκιμή και κατέγραψε την ένταση και τη στάθμη ήχου.

3 · Συλλογή Δεδομένων

Χαράξε τη στάθμη ήχου β (άξονας y) έναντι του log₁₀(έντασης I σε W/m²) (άξονας x) για τις τρεις δοκιμές σου. Είναι η γραμμή ευθεία;

4 · Ανάλυση

1. Για μία δοκιμή, υπολόγισε I = P/(4πr²) χρησιμοποιώντας P = 0.12 W (αναφορά σε µW/m², 1 µW/m² = 10⁻⁶ W/m²), μετά β = 10·log₁₀(I/I₀) με ένταση αναφοράς I₀ = 10⁻¹² W/m². Σύγκρινε και τα δύο με τον πίνακα.
2. Παρότι οι πλησιέστερες και οι μακρινότερες δοκιμές σου διαφέρουν σε ένταση κατά παράγοντα 16, η στήλη στάθμης ήχου αλλάζει μόνο κατά περίπου 12 dB μεταξύ τους. Εξήγησε γιατί, χρησιμοποιώντας τον λογάριθμο στον τύπο.

5 · Επέκταση

1. Η ένταση αναφοράς I₀ = 10⁻¹² W/m² ορίζεται ως περίπου ο πιο ήσυχος ήχος που μπορεί να ακούσει άνθρωπος (0 dB). Χρησιμοποιώντας τον τύπο, ποια στάθμη ήχου θα μέτραγες ο ακροατής ακριβώς στην ένταση κατωφλίου;
2. Κάθε +10 dB αντιστοιχεί σε αύξηση ×10 της έντασης, όχι διπλασιασμό. Χρησιμοποιώντας τον τύπο, περίπου πόσα dB προσθέτει πραγματικά μια ένταση που διπλασιάζεται (×2);

Η Φυσική Πίσω από Αυτό το Πείραμα

← Πίσω στο πείραμα

138 δωρεάν εκτυπώσιμα φύλλα εργασίας φυσικής