Bangas un skaņa

Skaņas intensitāte pret attālumu

Intensitāte krītas kā 1/r² — pārvieto novērotāju un vēro, kā mainās I un L.

Skaņas intensitāte pret attālumu — interaktīva Bangas un skaņa simulācija. Intensitāte krītas kā 1/r² — pārvieto novērotāju un vēro, kā mainās I un L. Bezmaksas virtuālā fizikas laboratorija pārlūkā ar dzīviem SI mērījumiem un vadītu pamācību.

Apgriezti kvadrātiskā intensitāte

Skaņas intensitāte dilst kā 1/r² no punkta avota trijās dimensijās.

Jauda izplešas pāri sfēriskai virsmai 4πr², tāpēc intensitāte I = P/(4πr²). Attāluma dubultošana intensitāti sadala četrās daļās.

• I = P/(4πr²)
• I ∝ 1/r²

Izpētes kopsavilkums

Izplāno jautājumu, pirms atver laboratoriju

Īss apraksts atspoguļo iepriekšrenderēto lapu: virzošais jautājums, konkurējošās prognozes, mainīgo lielumu lomas, noteicošie likumi, iestatījums, analīze un paplašinājuma jautājumi paliek redzami un šajā secībā.

Virzošais jautājums

Skaļrunis staro skaņu vienādi visos virzienos. Ja klausītājs aiziet divas reizes tālāk, cik daudz skaņas intensitāte krīt?

Prognozes, ko svērt

• Intensitāte krītas uz 1/2 — tā dilst lineāri ar attālumu.
• Intensitāte krītas uz 1/4 — tā dilst ar attāluma kvadrātu.
• Intensitāte paliek tas pats neatkarīgi no attāluma.

Lielumu lomas

Ko tu iestati:

• Attālums r (m)

Ko tu mēri:

• Intensitāte I (µW/m²)

Kā izpēte norit

1. Atver skaņas intensitātes eksperimentu un nospied Atiestatīt. Avots staro 0.05 W visos virzienos (sfēriskā izplatīšanās).
2. Ieslēdz intensitātes rādījumu pie novērotāja.
3. Iestati novērotāja attālumu no avota katram mēģinājumam un ieraksti intensitāti.

Noteicošais vienādojums

Apgriezti kvadrātiskais likums skaņas intensitātei — I = P/(4πr²)

Jauda, starota vienādi visos virzienos, izplešas pāri sfērai ar laukumu 4πr². Intensitāte — jauda uz laukuma vienību — tāpēc dilst kā 1/r² ar attālumu no avota.

Ko drukājamā darba lapa liek skolēniem izrēķināt

• Vienam mēģinājumam izrēķini I = P/(4πr²) ar P = 0.05 W, izsakot atbildi µW/m² (1 µW/m² = 10⁻⁶ W/m²). Salīdzini ar tabulu.
• Izskadyro, izmantojot sfēras virsmas laukumu 4πr², kāpēc skaņas jaudai, izplatoties uz āru, intensitāte dilst kā 1/r², nevis 1/r.

Kur tas parādās ārpus laboratorijas

• Attāluma dubultošana sadala intensitāti četrās daļās, bet skaļums (decibelos) šķietami krīt tikai par fiksētu daudzumu katru reizi, kad attālums dubultojas. Palūkojies decibelu eksperimentā — kāda funkcija pārvērš ×4 intensitātes attiecību fiksētā dB starpībā?
• Šis eksperiments pieņem, ka avots staro vienādi katrā virzienā. Megafons tā vietā fokusē skaņu šaurā konusā. Kā tu sagaidītu, ka 1/r² likums mainītos fokusētam avotam tajā pašā attālumā?

• 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

1. Sveicināts skaņas intensitātes eksperimentā
2. Atlasīts novērotāju
3. Nospied „Atskaņot”
4. Vājāks ar attālumu
5. Atver Īpašību paneli
6. Tev izdevās!

Atver interaktīvo simulāciju, lai uzbūvētu ainu, spiestu „Atskaņot“ un izpētītu to ar dzīviem mērījumiem un vadītu pamācību.

Atvērt interaktīvo laboratoriju →

Lejupielādēt darba lapu →

Skaņas intensitāte un decibeli