A decibel-skála: egy hatalmas intenzitástartomány összenyomása

1 · Jóslás

Az emberi hallás hangintenzitásai billiószoros tartományt fognak át, egy suttogástól egy sugárhajtóműig. Miért mérjük a hangerőt decibelben, nem közvetlenül W/m²-ben?

• A decibel logaritmikus skálát használ, tehát az egyenlő dB-lépések egyenlő szorzójú intenzitásugrásoknak felelnek meg.
• A decibel csak a W/m² kényelmi, lineáris átskálayzása.
• A decibel fizikailag más mennyiséget mér, mint az intenzitás.

2 · Előkészítés

1. Nyisd meg a sound-decibel előbeállítást, és nyomd meg a Visszaállítást. A forrás 0.12 W-t sugároz minden irányba.
2. Engedélyezd az intenzitás- és hangszint-kijelzőket a megfigyelőnél.
3. Állítsd be a megfigyelő távolságát a forrástól minden mérésnél, és rögzítsd az intenzitást és a hangszintet.

3 · Adatgyűjtés

Ábrázold a β hangszintet (y-tengely) a log₁₀(W/m²-ben mért I intenzitás) függvényében (x-tengely) a három mérésedhez. Egyenes-e a vonal?

4 · Elemzés

1. Egy mérésnél számítsd ki az I = P/(4πr²)-t P = 0.12 W-tal (µW/m²-ben add meg, 1 µW/m² = 10⁻⁶ W/m²), majd β = 10·log₁₀(I/I₀) az I₀ = 10⁻¹² W/m² referenciaintenzitással. Hasonlítsd mindkettőt a táblázathoz.
2. Bár a legközelebbi és a legmesszebbi mérésed intenzitása 16-os faktorral tér el, a hangszint-oszlop köztük csak kb. 12 dB-t változik. Magyarázd meg, miért, a képlet logaritmusával.

5 · Kiterjesztés

1. Az I₀ = 10⁻¹² W/m² referenciaintenzitást nagyjából az ember által hallható leghalkabb hangnak definiálják (0 dB). A képlet szerint milyen hangszintet mérne egy hallgató pontosan a küszöbintenzitáson?
2. Minden +10 dB az intenzitás ×10 növekedésének felel meg, nem megduplázódásnak. A képlet szerint kb. hány dB-t ad hozzá egy megduplázott (×2) intenzitás?

A fizika a kísérlet mögött

← Vissza a kísérlethez

138 ingyenes nyomtatható fizikai munkalap