소리 강도와 역제곱 법칙

1 · 예측

스피커는 모든 방향으로 소리를 균등하게 방출합니다. 청취자가 두 배 더 멀리 이동하면 소리 강도는 얼마나 떨어지나요?

• 강도는 1/2로 떨어지며 거리에 따라 선형적으로 떨어집니다.
• 강도는 1/4로 떨어지며 거리의 제곱에 비례하여 감소합니다.
• 강도는 거리에 관계없이 동일하게 유지됩니다.

2 · 설정

1. sound-intensity 사전 설정을 열고 재설정을 누릅니다. 소스는 모든 방향으로 0.05W를 방출합니다(구형 확산).
2. 관찰자의 강도 판독을 활성화합니다.
3. 각 시행에 대해 소스로부터 관찰자의 거리를 설정하고 강도를 기록합니다.

3 · 데이터 수집

세 번의 시행에 대해 세기 I(y축)를 1/r²(x축)에 대해 그래프로 그리세요. 직선이 원점을 지납니까?

4 · 분석

1. 한 번의 시행에서는 P = 0.05W를 사용하여 I = P/(4πr²)를 계산하고 답을 µW/m²(1µW/m² = 10⁻⁶ W/m²)로 표현합니다. 표와 비교해 보세요.
2. 4πr² 구의 표면적을 사용하여 바깥쪽으로 퍼지는 음력이 강도가 1/r이 아닌 1/r²로 떨어지는 이유를 설명하십시오.

5 · 확장

1. 거리를 두 배로 하면 세기는 4분의 1이 되지만, 음량(데시벨)은 거리가 두 배가 될 때마다 고정된 양만큼만 줄어드는 것처럼 보입니다. sound-decibel 실험을 살펴보세요 — 세기비 ×4를 고정된 dB 차이로 바꾸는 함수는 어떤 종류입니까?
2. 이 실험에서는 소스가 모든 방향으로 동일하게 방사된다고 가정합니다. 메가폰은 소리를 좁은 원뿔에 집중시킵니다. 동일한 거리에 있는 집중된 소스에 대해 강도 1/r² 법칙이 어떻게 변할 것으로 예상합니까?

이 실험의 물리학

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