Bangos ir garsas
Decibelų skalė prie ausies
Garsesnis šaltinis kelia decibelų lygį fiksuotame atstume.
Decibelų skalė prie ausies — interaktyvi Bangos ir garsas simuliacija. Garsesnis šaltinis kelia decibelų lygį fiksuotame atstume. Nemokama naršyklės virtuali fizikos laboratorija su gyvais SI matavimais ir vedama instrukcija.
Decibelų skalė
Decibelų skalė glaudžia milžinišką stiprių rėžą į valdomus skaičius logaritmu.
Garso lygis β = 10 log₁₀(I/I₀) dB. 10 dB padidėjimas reiškia dešimt kartų didesnį stiprį. Garsesni šaltiniai kelia β fiksuotame atstume.
- β = 10 log₁₀(I/I₀)
- Δβ = 10 log₁₀(I₂/I₁)
Tyrimo santrauka
Suplanuok klausimą dar prieš atidarydamas laboratoriją
Santrauka atspindi iš anksto sugeneruotą puslapį: pagrindinis klausimas, konkuruojantys spėjimai, kintamųjų vaidmenys, valdantys dėsniai, sąranka, analizė ir pratęsimo raginimai išlieka matomi ir būtent šia tvarka.
Pagrindinis klausimas
Žmogaus girdimi garso stipriai apima trilijono kartų intervalą — nuo kuždėjimo iki reaktyvinio variklio. Kodėl garsumą matuojame decibelais, o ne tiesiogiai W/m²?
Svarstytini spėjimai
- Decibelai naudoja logaritminę skalę, tad lygūs dB žingsniai atitinka lygius dauginamuosius šuolius stipryje.
- Decibelai yra tik tiesiškai permastelėta W/m² versija patogumui.
- Decibelai mato fiziškai ką kita nei stiprį.
Kintamųjų vaidmenys
Ką tu nustatai:
- Atstumas r (m)
Ką tu matauji:
- Stipris I (µW/m²)
- Garso lygis β (dB)
Kaip vyksta tyrimas
- Atidaryk „Decibelų skalė“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. Šaltinis spinduliuoja 0.12 W visomis kryptimis.
- Įjunk stiprio ir garso lygio rodmenis stebėtojui.
- Nustatyk stebėtojo atstumą nuo šaltinio kiekvienam bandymui ir užsirašyk stiprį bei garso lygį.
Valdančioji lygtis
Garso lygis decibelais — L = 10·log₁₀(I/I₀)
Decibelų skalė glaudžia stiprio milžinišką dinaminį rėžą dešimtainiu logaritmu pagal tyliausią girdimą stiprį I₀ = 10⁻¹² W/m², tad kiekvieni +10 dB reiškia ×10 šuolį faktiniame stipryje.
Ką spausdinamasis darbo lapas prašo mokinių apskaičiuoti
- Vienam bandymui apskaičiuok I = P/(4πr²) naudodamas P = 0.12 W (pateik µW/m², 1 µW/m² = 10⁻⁶ W/m²), tada β = 10·log₁₀(I/I₀) su atskaitiniu stipriu I₀ = 10⁻¹² W/m². Palygink abu su lentele.
- Nors artimiausias ir toliausias bandymai stipriu skiriasi 16 kartų, garso lygio stulpelis pasikeičia tik apie 12 dB. Paaiškink kodėl, naudodamas logaritmą formulėje.
Kur tai pasirodo už laboratorijos ribų
- Atskaitinis stipris I₀ = 10⁻¹² W/m² apibrėžtas kaip maždaug tyliausias žmogaus girdimas garsas (0 dB). Naudodamas formulę, kokį garso lygį klausytojas išmatuotų tiksliai ribinio stiprio reikšmei?
- Kiekvieniems +10 dB atitinka ×10 padidėjimą stipryje, o ne padvigubėjimą. Naudodamas formulę, maždaug kiek dB prideda stipris, kuris padvigubėja (×2)?
- 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
- Sveiki atvykę prie garso decibelų
- Pasirink stebėtoją
- Spausk Leisti
- Logaritminis garsumas
- Atidaryk Savybių skydą
- Tau pavyko!
Atidaryk interaktyvią simuliaciją, sukurk sceną, spausk Leisti ir tyrinėk su gyvais matavimais bei vedama instrukcija.
Atidaryk interaktyvią laboratoriją →