De decibelschaal: een enorm intensiteitsbereik samengeperst

1 · Voorspel

Geluidsintensiteiten die mensen kunnen horen bestrijken een factor biljoen, van gefluister tot een straalvliegtuigmotor. Waarom meten we luidheid in decibel in plaats van rechtstreeks in W/m²?

• Decibel gebruikt een logaritmische schaal, dus gelijke dB-stappen horen bij gelijke multiplicatieve sprongen in intensiteit.
• Decibel is alleen een lineair herschaalde versie van W/m² voor het gemak.
• Decibel meet iets natuurkundig anders dan intensiteit.

2 · Opstelling

1. Open de voorinstelling sound-decibel en druk op Herstel. De bron straalt 0,12 W in alle richtingen uit.
2. Zet de aflezingen van intensiteit en geluidsniveau bij de waarnemer aan.
3. Stel voor elke meting de afstand van de waarnemer tot de bron in en noteer de intensiteit en het geluidsniveau.

3 · Verzamel gegevens

Zet voor je drie metingen het geluidsniveau β (y-as) uit tegen log₁₀(intensiteit I in W/m²) (x-as). Is de lijn recht?

4 · Analyseer

1. Reken voor één meting I = P/(4πr²) uit met P = 0.12 W (geef op in µW/m², 1 µW/m² = 10⁻⁶ W/m²) en daarna β = 10·log₁₀(I/I₀) met referentie-intensiteit I₀ = 10⁻¹² W/m². Vergelijk beide met de tabel.
2. Hoewel je dichtstbijzijnde en verste metingen in intensiteit met een factor 16 verschillen, verandert de kolom geluidsniveau ertussen maar met ongeveer 12 dB. Leg uit waarom, met de logaritme in de formule.

5 · Verdiep

1. De referentie-intensiteit I₀ = 10⁻¹² W/m² is gedefinieerd als ongeveer het zachtste geluid dat een mens kan horen (0 dB). Wat voor geluidsniveau zou een luisteraar met de formule precies op de drempelintensiteit meten?
2. Elke +10 dB hoort bij een ×10 toename in intensiteit, niet bij een verdubbeling. Hoeveel dB voegt een intensiteit die verdubbelt (×2) volgens de formule feitelijk toe?

De natuurkunde achter dit experiment

← Terug naar experiment

138 gratis printbare labwerkbladen voor natuurkunde