Hangintenzitás és decibel

A hangenergia a forrásából minden irányban egyformán terül szét, mint egy gömbön kifelé növő hullámgyűrűk. Ahogy a gömb nő, ugyanaz a teljes teljesítmény egyre nagyobb felületre feszül, így az intenzitás — watt négyzetméterenként — gyorsan csökken, ahogy távolodsz, a távolság négyzetével fordított arányban.

A képlet

I = P / (4π · r²)

  • I — intenzitás (W/m²): mennyi hangteljesítmény halad át minden négyzetméter felületen
  • P — teljesítmény (W): a forrás által másodpercenként kibocsátott teljes hangenergia
  • r — távolság (m): milyen messze vagy a forrástól

Megoldott példa

Egy hangszóró 12,56 watt hangteljesítményt bocsát ki minden irányban egyformán. A 4π ≈ 12,56 értékkel mekkora a hangintenzitás 1 méter távolságban?

  • P = 12.56 W
  • r = 1 m
  1. I = P / (4π · r²)
  2. I = 12.56 W / (12.56 · 1 m²)

I = 1 W/m²

Teszteld magad

Ugyanazt a 12,56 wattos hangszórót most 2 méter távolságból mérik 1 méter helyett. Mekkora az új intenzitás?
  • Helyes válasz: 0.25 W/m²
  • 0.5 W/m²
  • 4 W/m²

Helyes! A távolság megduplázása néggyel osztja az intenzitást (2²): 12.56 W ÷ (12.56 · 4 m²) = 0.25 W/m².

Egy hang intenzitása I₀-ról 100-szoros I₀-ra ugrik. Hány decibellel nő a hangszint?
  • 100 dB
  • 10 dB
  • Helyes válasz: 20 dB

Pontosan — minden ×10 az intenzitásban 10 dB-t ad, és a ×100 két ×10-es tényező, így a szint 20 dB-t emelkedik.

Hol találkozol vele

Hátrálj el egy utcai zenésztől vagy sétálj át egy koncertpázsiton, és a hangerő gyorsabban csökken, mint ahogy a távolság nő — ugyanaz a hangteljesítmény kenődik el egy egyre nagyobb gömbön. Egy 12,56 wattot leadó hangszóró egy méterre 1 W/m²-t szolgáltat, de két méterre már csak 0,25 W/m²-t, és egy négy sorral hátrébb ülő hallgató az első sor intenzitásának csak töredékét örökli.

Gyakori hibák

A reflexszerű hiba a felezés: kétszer akkora távolság, biztos feleakkora intenzitás — valójában az r az I = P / (4π · r²)-ben négyzetre van emelve, tehát a távolság megkettőzése negyedére osztja az intenzitást, a megháromszorozása kilencedére. A decibelskála ugyanígy megtéveszt mindenkit: logaritmikus, tehát minden ×10 intenzitásnövekedés csak 10 dB-t ad hozzá — egy ×100-as ugrás 20 dB-lel emeli a szintet, nem 100-szoros tényezővel.

Hogyan kapcsolódik

Ez zárja le a hullámok egységet: a Doppler-eltolódás megmutatta, mit tesz a mozgás a frekvenciával, a lebegések, mit tesz az interferencia a hangerővel, az inverz négyzetes törvény pedig, mit tesz a távolság az energiával — mindhárom ugyanarra a terjedő hullámra hat. A geometria azonos a gravitáció és Coulomb törvényének inverz négyzetes csökkenésével: bármi, ami egyenlően sugároz minden irányba, egy gömbön terjed szét, amelynek felszíne 4π · r² szerint nő.

Próbáld ki az interaktív szimulációt

Kapcsolódó fogalmak