Desibeliasteikko: valtavan intensiteettivälin pakkaaminen

1 · Ennusta

Ihmisten kuulemat äänen intensiteetit kattavat biljoonan kertoimen, kuiskauksesta suihkumoottoriin. Miksi mittaamme voimakkuutta desibeleinä suoraan W/m²:n sijaan?

• Desibeleissä käytetään logaritmista asteikkoa, joten yhtä suuret dB-askeleet vastaavat yhtä suuria monikertahyppyjä intensiteetissä.
• Desibeleissä on vain W/m²:n lineaarisesti skaalattu versio mukavuuden vuoksi.
• Desibeleissä mitataan jotakin fysikaalisesti erilaista kuin intensiteettiä.

2 · Kokoa

1. Avaa äänidesibeli-esiasetus ja paina Nollaa. Lähde säteilee 0.12 W kaikkiin suuntiin.
2. Ota käyttöön intensiteetin ja äänitason lukemat havaitsijalla.
3. Aseta havaitsijan etäisyys lähteestä jokaiselle suoritukselle ja kirjaa intensiteetti ja äänitaso.

3 · Kerää data

Kuvaa äänitaso β (y-akseli) arvoa log₁₀(intensiteetti I yksikössä W/m²) vasten (x-akseli) kolmelle suorituksellesi. Onko viiva suora?

4 · Analysoi

1. Yhdelle suoritukselle laske I = P/(4πr²) arvolla P = 0.12 W (ilmoita yksikössä µW/m², 1 µW/m² = 10⁻⁶ W/m²), sitten β = 10·log₁₀(I/I₀) vertailuintensiteetillä I₀ = 10⁻¹² W/m². Vertaa molempia taulukkoon.
2. Vaikka lähimmän ja kauimmaisen suorituksesi intensiteetti eroaa 16 kertoimella, äänitasosarake muuttuu niiden välillä vain noin 12 dB. Selitä miksi kaavan logaritmin avulla.

5 · Laajenna

1. Vertailuintensiteetti I₀ = 10⁻¹² W/m² on määritelty suunnilleen hiljaisimmaksi ääneksi, jonka ihminen voi kuulla (0 dB). Kaavan avulla, minkä äänitason kuulija mittaisi täsmälleen kynnysintensiteetissä?
2. Jokainen +10 dB vastaa ×10 kasvua intensiteetissä, ei kaksinkertaistumista. Kaavan avulla, suunnilleen kuinka monta dB kaksinkertaistuva (×2) intensiteetti oikeasti lisää?

Tämän kokeen fysiikka

← Takaisin kokeeseen

138 ilmaista tulostettavaa fysiikan työarkkia