Natężenie dźwięku i prawo odwrotności kwadratu

1 · Prognoza

Głośnik promieniuje dźwięk jednakowo we wszystkich kierunkach. Jeśli słuchacz odejdzie dwa razy dalej, o ile spadnie natężenie dźwięku?

• 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.

2 · Przygotowanie

1. Otwórz preset natężenia dźwięku i naciśnij Reset. Źródło promieniuje 0.05 W we wszystkich kierunkach (rozchodzenie kuliste).
2. Włącz odczyt natężenia u obserwatora.
3. Ustaw odległość obserwatora od źródła dla każdej próby i zapisz natężenie.

3 · Zbieranie danych

Narysuj natężenie I (oś y) względem 1/r² (oś x) dla trzech prób. Czy prosta przechodzi przez początek układu?

4 · Analiza

1. 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.
2. Pole powierzchni kuli 4πr² — wyjaśnij, dlaczego rozchodząca się moc dźwięku sprawia, że natężenie maleje jak 1/r², a nie jak 1/r.

5 · Rozszerzenie

1. 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?
2. 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?

Fizyka tego eksperymentu

← Wróć do eksperymentu