Intensidad del sonido y la ley del cuadrado inverso
1 · Predecir
Un altavoz irradia sonido por igual en todas direcciones. Si un oyente se aleja el doble, ¿cuánto disminuye la intensidad del sonido?
- La intensidad cae a 1/2; cae linealmente con la distancia.
- La intensidad cae a 1/4; cae con el cuadrado de la distancia.
- La intensidad permanece igual independientemente de la distancia.
2 · Configurar
- Abra el ajuste preestablecido de intensidad del sonido y presione Restablecer. La fuente irradia 0.05 W en todas direcciones (dispersión esférica).
- Habilite la lectura de intensidad en el observador.
- Establezca la distancia del observador desde la fuente para cada prueba y registre la intensidad.
3 · Recopilar Datos
| Distancia r (m) | intensidad yo (µW/m²) |
|---|---|
| 2.00 | |
| 4.00 | |
| 8.00 |
Grafique la intensidad I (eje y) frente a 1/r² (eje x) para sus tres pruebas. ¿La recta pasa por el origen?
4 · Analizar
- Para una prueba, calcule I = P/(4πr²) usando P = 0.05 W, expresando su respuesta en µW/m² (1 µW/m² = 10⁻⁶ W/m²). Compare con la tabla.
- Explique, usando el área superficial de una esfera 4πr², por qué la potencia sonora que se propaga hacia afuera hace que la intensidad disminuya como 1/r² en lugar de 1/r.
5 · Ampliar
- Duplicar la distancia reduce a un cuarto la intensidad, pero el volumen (en decibelios) solo parece disminuir en una cantidad fija cada vez que la distancia se duplica. Mire el experimento de sonido y decibeles: ¿qué tipo de función convierte una relación de intensidad ×4 en una diferencia fija de dB?
- Este experimento supone que la fuente irradia igualmente en todas direcciones. En cambio, un megáfono concentra el sonido en un cono estrecho. ¿Cómo esperaría que cambiara la ley de intensidad 1/r² para una fuente enfocada a la misma distancia?
La física detrás de este experimento
Ley del cuadrado inverso para la intensidad del sonido
La energía irradiada por igual en todas direcciones se distribuye sobre una esfera de área 4πr². Por lo tanto, la intensidad (potencia por unidad de área) disminuye como 1/r² con la distancia desde la fuente.