موج و صوت
مقیاس دسیبل در گوش
منبع بلندتر، تراز دسیبل را در فاصلهٔ ثابت بالا میبرد.
مقیاس دسیبل در گوش — شبیهسازی تعاملی موج و صوت. منبع بلندتر، تراز دسیبل را در فاصلهٔ ثابت بالا میبرد. آزمایشگاه مجازی فیزیکِ رایگانِ مرورگری با اندازهگیریهای زندهٔ SI و آموزش هدایتشده.
مقیاس دسیبل
مقیاس دسیبل با لگاریتم، دامنهٔ عظیم شدتها را در عددهای قابلمدیریت فشرده میکند.
تراز صوت β = 10 log₁₀(I/I₀) dB. افزایش 10 dB یعنی ده برابر شدت. چشمههای بلندتر β را در فاصلهٔ ثابت بالا میبرند.
- β = 10 log₁₀(I/I₀)
- Δβ = 10 log₁₀(I₂/I₁)
خلاصهٔ پژوهش
پرسش را پیش از بازکردن آزمایشگاه برنامهریزی کنید
این خلاصه همان صفحهٔ از پیش رندرشده است: پرسش محوری، پیشبینیهای رقیب، نقش متغیرها، قوانین حاکم، برپاسازی، تحلیل و پرسشهای گسترش — به همین ترتیب و همیشه در دید میمانند.
پرسش محوری
شدتهای صوتی که انسان میشنود، از نجوا تا موتور جت، همتراز تریلیون برابرند. چرا بلندی را بر حسب دسیبل میسنجیم نه مستقیم W/m²؟
پیشبینیهایی که باید سنجیده شوند
- دسیبل مقیاسی لگاریتمی است، پس گامهای dB برابر با جهشهای ضربی برابر در شدت متناظرند.
- دسیبل فقط بازمقیاس خطی W/m² برای راحتی است.
- دسیبل چیزی فیزیکی متفاوت از شدت میسنجد.
نقش متغیرها
آنچه شما تنظیم میکنید:
- فاصله r (m)
آنچه اندازه میگیرید:
- شدت I (µW/m²)
- تراز صدا β (dB)
پژوهش چگونه اجرا میشود
- پیشتنظیم صوت-دسیبل را باز کنید و Reset بزنید. منبع 0.12 W را در همه جهتها میتاباند.
- قرائتهای شدت و تراز صوت را نزد ناظر فعال کنید.
- فاصلهٔ ناظر از منبع را برای هر آزمایش تنظیم کنید و شدت و تراز صوت را ثبت کنید.
معادلهٔ حاکم
تراز صوت بر حسب دسیبل — L = 10·log₁₀(I/I₀)
مقیاس دسیبل بازهٔ پویای عظیم شدت را با لگاریتم پایه-10 نسبت به کمصداترین شدت شنیدنی I₀ = 10⁻¹² W/m² فشرده میکند، بهگونهای که هر +10 dB نمایندهٔ جهش ×10 در شدت واقعی است.
برگهٔ کار چاپی از دانشآموزان چه میخواهد به دست آورند
- برای یک آزمایش، مقدار I = P/(4πr²) را با P = 0.12 W حساب کنید (برحسب µW/m² گزارش کنید؛ 1 µW/m² = 10⁻⁶ W/m²)، سپس با شدت مرجع I₀ = 10⁻¹² W/m² مقدار β = 10·log₁₀(I/I₀) را. هر دو را با جدول مقایسه کنید.
- با آنکه نزدیکترین و دورترین آزمایشتان در شدت 16 برابر فرق دارند، ستون تراز صوت میانشان فقط حدود 12 dB تغییر میکند. با لگاریتم فرمول توضیح دهید چرا.
کجا غیر از آزمایشگاه خودش را نشان میدهد
- شدت مرجع I₀ = 10⁻¹² W/m² تقریباً بهعنوان بیصداترین صدایی که انسان میشنود (0 dB) تعریف شده است. با فرمول، شنونده دقیقاً در شدت آستانه چه تراز صدایی اندازه میگیرد؟
- هر +10 dB برابر ×10 در شدت است، نه دو برابر. با فرمول، تقریباً چند dB به شدتِ دوبرابرشده (×2) افزوده میشود؟
- 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
- به صوت-دسیبل خوش آمدید
- انتخاب ناظر
- Play را بفشارید
- بلندی لگاریتمی
- پنل ویژگیها را باز کنید
- انجامش دادید!
شبیهسازی تعاملی را باز کنید تا صحنه را بسازید، Play را بفشارید و با اندازهگیریهای زنده و آموزش هدایتشده کاوش کنید.