La escala de decibeles: comprimiendo una enorme gama de intensidades

1 · Predecir

Las intensidades de los sonidos que los humanos pueden oír abarcan un factor de un billón, desde un susurro hasta el motor de un avión. ¿Por qué medimos el volumen en decibeles en lugar de directamente en W/m²?

• Los decibeles utilizan una escala logarítmica, por lo que pasos iguales en dB corresponden a saltos multiplicativos iguales en intensidad.
• Los decibelios son solo una versión de W/m² reescalada linealmente por conveniencia.
• Los decibeles miden algo físicamente diferente a la intensidad.

2 · Configurar

1. Abra el preajuste de decibelios de sonido y presione Restablecer. La fuente irradia 0.12 W en todas direcciones.
2. Habilite las lecturas de intensidad y nivel de sonido en el observador.
3. Establezca la distancia del observador a la fuente para cada prueba y registre la intensidad y el nivel del sonido.

3 · Recopilar Datos

Grafique el nivel de sonido β (eje y) frente a log₁₀(intensidad I en W/m²) (eje x) para sus tres pruebas. ¿La línea es recta?

4 · Analizar

1. Para una prueba, calcule I = P/(4πr²) usando P = 0.12 W (informe en µW/m², 1 µW/m² = 10⁻⁶ W/m²), luego β = 10·log₁₀(I/I₀) con intensidad de referencia I₀ = 10⁻¹² W/m². Compare ambos con la tabla.
2. Aunque su prueba más cercana y más lejana difieren en intensidad por un factor de 16, la columna de nivel de sonido cambia solo aproximadamente 12 dB entre ellas. Explica por qué, usando el logaritmo en la fórmula.

5 · Ampliar

1. La intensidad de referencia I₀ = 10⁻¹² W/m² se define aproximadamente como el sonido más bajo que un ser humano puede oír (0 dB). Usando la fórmula, ¿qué nivel de sonido mediría un oyente exactamente en el umbral de intensidad?
2. Cada +10 dB corresponde a un ×10 aumento de intensidad, no a una duplicación. Usando la fórmula, ¿aproximadamente cuántos dB realmente suma una intensidad que se duplica (×2)?

La física detrás de este experimento

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