Bølger og lyd
Desibelskala ved øret
En høyere kilde hever desibelnivået på en fast avstand.
Desibelskala ved øret — interaktiv Bølger og lyd-simulering. En høyere kilde hever desibelnivået på en fast avstand. Gratis virtuell fysikk-lab i nettleseren med SI-målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.
Desibelskala
Desibelskalaen komprimerer et enormt område av intensiteter til håndterbare tall ved hjelp av en logaritme.
Lydnivå β = 10 log₁₀(I/I₀) dB. En økning på 10 dB betyr ti ganger intensiteten. Høyere kilder hever β ved en fast avstand.
- β = 10 log₁₀(I/I₀)
- Δβ = 10 log₁₀(I₂/I₁)
Undersøkelsesgrunnlag
Planlegg spørsmålet før du åpner labben
Oppgavegrunnlaget speiler den forhåndsgenererte siden: problemstilling, konkurrerende prediksjoner, variabelroller, styrende lover, oppsett, analyse og videreutviklingsoppgaver forblir synlige og i denne rekkefølgen.
Problemstilling
Lydintensiteter mennesker kan høre spenner over en faktor av en billion, fra en hvisken til en jetmotor. Hvorfor måler vi lydstyrken i desibel i stedet for direkte i W/m²?
Prediksjoner å veie
- Desibel bruker en logaritmisk skala, så like dB-trinn tilsvarer like multiplikative hopp i intensitet.
- Desibel er bare en lineært omskalert versjon av W/m² for bekvemmelighet.
- Desibel måler noe fysisk forskjellig fra intensitet.
Variabelroller
Hva du setter:
- Avstand r (m)
Hva du måler:
- Intensitet I (µW/m²)
- Lydnivå β (dB)
Hvordan undersøkelsen foregår
- Åpne lyddesibel-forhåndsinnstillingen og trykk Nullstill. Kilden stråler 0,12 W i alle retninger.
- Aktiver intensitets- og lydnivå-avlesningene ved observatøren.
- Sett observatørens avstand fra kilden for hvert forsøk og registrer intensiteten og lydnivået.
Styrende likning
Lydnivå i desibel — L = 10·log₁₀(I/I₀)
Desibelskalaen komprimerer intensitetens enorme dynamiske område ved hjelp av en tierlogaritme i forhold til den stilleste hørbare intensiteten I₀ = 10⁻¹² W/m², så hvert +10 dB representerer et ×10 hopp i faktisk intensitet.
Hva det utskrivbare arbeidsarket ber elevene finne ut
- For ett forsøk, beregn I = P/(4πr²) med P = 0,12 W (rapporter i µW/m², 1 µW/m² = 10⁻⁶ W/m²), deretter β = 10·log₁₀(I/I₀) med referanseintensitet I₀ = 10⁻¹² W/m². Sammenlign begge med tabellen.
- Selv om ditt nærmeste og ditt fjerneste forsøk skiller seg i intensitet med en faktor 16, endrer lydnivåkolonnen seg bare med omtrent 12 dB mellom dem. Forklar hvorfor, med logaritmen i formelen.
Hvor dette dukker opp utenfor labben
- Referanseintensiteten I₀ = 10⁻¹² W/m² er definert som omtrent den stilleste lyden et menneske kan høre (0 dB). Med formelen, hvilket lydnivå ville en lytter måle nøyaktig ved terskelintensiteten?
- Hver +10 dB tilsvarer en ×10 økning i intensitet, ikke en dobling. Med formelen, omtrent hvor mange dB legger en intensitet som dobler (×2) faktisk til?
- 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
- Velkommen til Lyddesibel
- Velg observatøren
- Trykk Spill av
- Logaritmisk lydstyrke
- Åpne Egenskaper-panelet
- Du klarte det!
Åpne den interaktive simuleringen for å bygge scenen, trykk Spill av, og utforsk med målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.