موج و صوت
شدت صوت برحسب فاصله
شدت با 1/r² افت میکند — ناظر را جابهجا کنید و تغییر I و L را ببینید.
شدت صوت برحسب فاصله — شبیهسازی تعاملی موج و صوت. شدت با 1/r² افت میکند — ناظر را جابهجا کنید و تغییر I و L را ببینید. آزمایشگاه مجازی فیزیکِ رایگانِ مرورگری با اندازهگیریهای زندهٔ SI و آموزش هدایتشده.
شدت عکس مجذور
شدت صوت از منبع نقطهای در سه بعد با 1/r² افت میکند.
توان روی سطح کروی 4πr² پخش میشود، پس شدت I = P/(4πr²). دوبرابرکردن فاصله شدت را به یکچهارم میرساند.
- I = P/(4πr²)
- I ∝ 1/r²
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
بلندگویی صدا را در همه جهتها یکسان میپراکند. اگر شنونده دو برابر دورتر شود، شدت صوت چقدر افت میکند؟
پیشبینیهایی که باید سنجیده شوند
- شدت به 1/2 میافتد — خطی با فاصله افت میکند.
- شدت به 1/4 میافتد — با مجذور فاصله افت میکند.
- شدت بیتوجه به فاصله همان میماند.
نقش متغیرها
آنچه شما تنظیم میکنید:
- فاصله r (m)
آنچه اندازه میگیرید:
- شدت I (µW/m²)
پژوهش چگونه اجرا میشود
- پیشتنظیم شدت صوت را باز کنید و Reset بزنید. منبع 0.05 W را در همه جهتها میتاباند (پخش کروی).
- قرائت شدت را نزد ناظر فعال کنید.
- فاصلهٔ ناظر از منبع را برای هر آزمایش تنظیم کنید و شدت را ثبت کنید.
معادلهٔ حاکم
قانون عکس مجذور برای شدت صوت — I = P/(4πr²)
توانِ یکسان در همه جهتها تابیدهشده روی کرهای با سطح 4πr² پخش میشود. شدت — توان بر واحد سطح — پس با فاصله از منبع 1/r² افت میکند.
برگهٔ کار چاپی از دانشآموزان چه میخواهد به دست آورند
- برای یک آزمایش، مقدار I = P/(4πr²) را با P = 0.05 W حساب کنید و پاسخ را برحسب µW/m² بیان کنید (1 µW/m² = 10⁻⁶ W/m²). با جدول مقایسه کنید.
- با سطح کره 4πr² توضیح دهید چرا پخش شدن توان صوت، شدت را 1/r² میاندازد نه 1/r.
کجا غیر از آزمایشگاه خودش را نشان میدهد
- دوبرابرشدن فاصله، شدت را یکچهارم میکند، اما بلندی (بر حسب دسیبل) هر بار فقط مقدار ثابتی به نظر میافتد. آزمایش صوت-دسیبل را ببینید — چه تابعی نسبت شدت ×4 را به اختلاف dB ثابت بدل میکند؟
- این آزمایش فرض میکند منبع در هر جهت یکسان میتاباند. بلندگوی شیپوری صدا را در مخروطی باریک متمرکز میکند. برای منبع متمرکز در همان فاصله، انتظار دارید قانون 1/r² چگونه تغییر کند؟
- 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 شدت صوت خوش آمدید
- انتخاب ناظر
- Play را بفشارید
- با فاصله ضعیفتر
- 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.