Fale i dźwięk
Natężenie dźwięku od odległości
Natężenie spada jak 1/r² — przesuwaj obserwatora i patrz, jak zmieniają się I oraz L.
Natężenie dźwięku od odległości — interaktywna symulacja: Fale i dźwięk. Natężenie spada jak 1/r² — przesuwaj obserwatora i patrz, jak zmieniają się I oraz L. Bezpłatne wirtualne laboratorium fizyki w przeglądarce z pomiarami na żywo w SI i samouczkiem prowadzonym.
Natężenie odwrotności kwadratu
Natężenie dźwięku maleje jak 1/r² od źródła punktowego w trzech wymiarach.
Moc rozlewa się po sferycznej powierzchni 4πr², więc intensywność I = P/(4πr²). Podwojenie odległości poczwórnia mianownik — intensywność spada do jednej czwartej.
- I = P/(4πr²)
- I ∝ 1/r²
Krótki opis badania
Zaplanuj pytanie, zanim otworzysz pracownię
Krótki opis odzwierciedla stronę statyczną: pytanie badawcze, konkurujące przewidywania, role zmiennych, prawo rządzące i co mierzyć.
Pytanie badawcze
Głośnik promieniuje dźwięk jednakowo we wszystkich kierunkach. Jeśli słuchacz odejdzie dwa razy dalej, o ile spadnie natężenie dźwięku?
Prognozy do rozważenia
- Natężenie spada do 1/2 — maleje liniowo z odległością.
- Natężenie spada do 1/4 — maleje z kwadratem odległości.
- Natężenie pozostaje takie same niezależnie od odległości.
Role zmiennych
Co ustawiasz:
- Odległość r (m)
Co mierzysz:
- Natężenie I (µW/m²)
Jak przebiega badanie
- Otwórz preset natężenia dźwięku i naciśnij Reset. Źródło promieniuje 0.05 W we wszystkich kierunkach (rozchodzenie kuliste).
- Włącz odczyt natężenia u obserwatora.
- Ustaw odległość obserwatora od źródła dla każdej próby i zapisz natężenie.
Równanie rządzące
Prawo odwrotności kwadratu dla natężenia dźwięku — I = P/(4πr²)
Moc promieniowana jednakowo we wszystkich kierunkach rozkłada się na sferze o polu 4πr². Natężenie — moc na jednostkę pola — dlatego maleje jak 1/r² z odległością od źródła.
Co karta do druku każe uczniom wyliczyć
- Dla jednej próby oblicz I = P/(4πr²) przy P = 0.05 W, wyrażając odpowiedź w µW/m² (1 µW/m² = 10⁻⁶ W/m²). Porównaj z tabelą.
- Pole powierzchni kuli 4πr² — wyjaśnij, dlaczego rozchodząca się moc dźwięku sprawia, że natężenie maleje jak 1/r², a nie jak 1/r.
Gdzie to wychodzi poza pracownię
- Podwojenie odległości czterokrotnie zmniejsza natężenie, ale głośność (w decybelach) wydaje się spadać o stałą wartość przy każdym podwojeniu. Zobacz eksperyment z decybelami — jaka funkcja zamienia stosunek natężenia ×4 na stałą różnicę dB?
- Ten eksperyment zakłada, że źródło promieniuje jednakowo w każdym kierunku. Megafon skupia dźwięk w wąskim stożku. Jak zmieniłoby się prawo 1/r² dla skupionego źródła w tej samej odległości?
- 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
- Witamy w natężeniu dźwięku
- Zaznacz obserwatora
- Naciśnij Play
- Słabsze z odległością
- Otwórz panel Właściwości
- Udało się!
Otwórz interaktywną symulację, zbuduj scenę, naciśnij Play i badaj z pomiarami na żywo oraz przewodnikiem.
Otwórz interaktywną pracownię →