Bangos ir garsas
Garso stipris pagal atstumą
Stipris krenta kaip 1/r² — judink stebėtoją ir žiūrėk, kaip keičiasi I ir L.
Garso stipris pagal atstumą — interaktyvi Bangos ir garsas simuliacija. Stipris krenta kaip 1/r² — judink stebėtoją ir žiūrėk, kaip keičiasi I ir L. Nemokama naršyklės virtuali fizikos laboratorija su gyvais SI matavimais ir vedama instrukcija.
Atvirkštinio kvadrato stipris
Garso stipris krenta kaip 1/r² nuo taškinio šaltinio trijuose matmenyse.
Galia pasiskirsto per sferinį paviršių 4πr², todėl stipris I = P/(4πr²). Atstumą padvigubinus, stipris sumažėja keturis kartus.
- I = P/(4πr²)
- I ∝ 1/r²
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
Garsiakalbis spinduliuoja garsą vienodai visomis kryptimis. Jei klausytojas nutolsta dvigubai toliau, kiek nukrenta garso stipris?
Svarstytini spėjimai
- Stipris nukrenta iki 1/2 — jis krenta tiesiškai su atstumu.
- Stipris nukrenta iki 1/4 — jis krenta su atstumo kvadratu.
- Stipris lieka toks pat nepriklausomai nuo atstumo.
Kintamųjų vaidmenys
Ką tu nustatai:
- Atstumas r (m)
Ką tu matauji:
- Stipris I (µW/m²)
Kaip vyksta tyrimas
- Atidaryk „Garso stipris ir atvirkštinio kvadrato dėsnis“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. Šaltinis spinduliuoja 0.05 W visomis kryptimis (sferinis sklidimas).
- Įjunk stiprio rodmuo stebėtojui.
- Nustatyk stebėtojo atstumą nuo šaltinio kiekvienam bandymui ir užsirašyk stiprį.
Valdančioji lygtis
Atvirkštinio kvadrato dėsnis garso stipriui — I = P/(4πr²)
Galia, spinduliuota vienodai visomis kryptimis, pasiskirsto per 4πr² ploto sferą. Stipris — galia vienetiniam plotui — todėl krenta kaip 1/r² su atstumu nuo šaltinio.
Ką spausdinamasis darbo lapas prašo mokinių apskaičiuoti
- Vienam bandymui apskaičiuok I = P/(4πr²) naudodamas P = 0.05 W, reikšmę reikšdamas µW/m² (1 µW/m² = 10⁻⁶ W/m²). Palygink su lentele.
- Paaiškink, naudodamas sferos paviršiaus plotą 4πr², kodėl garso galiai sklisdant į išorę stipris krenta kaip 1/r², o ne kaip 1/r.
Kur tai pasirodo už laboratorijos ribų
- Atstumo padvigubinimas keturvigubina atvirkštinį stiprį, bet garsumas (decibelais) regimai krenta tik fiksuota suma kiekvieną kartą atstumui padvigubėjus. Pažvelk į „Decibelų skalė“ eksperimentą — kokia funkcija paverčia ×4 stiprio santykį į fiksuotą dB skirtumą?
- Šis eksperimentas tarią, kad šaltinis spinduliuoja vienodai kiekviena kryptimi. Megafonas vietoj to fokusuoja garsą į siaurą kūgį. Kaip tikėtumeisi, kad 1/r² dėsnis pasikeistų fokusuotam šaltiniui tam pačiam atstumui?
- 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 stiprio
- Pasirink stebėtoją
- Spausk Leisti
- Silpnėja su atstumu
- Atidaryk Savybių skydą
- Tau pavyko!
Atidaryk interaktyvią simuliaciją, sukurk sceną, spausk Leisti ir tyrinėk su gyvais matavimais bei vedama instrukcija.
Atidaryk interaktyvią laboratoriją →