Scara decibelilor: comprimarea unui interval uriaș de intensități

1 · Prezice

Intensitățile sonore pe care oamenii le pot auzi acoperă un factor de un trilion, de la o șoaptă la un motor de reacție. De ce măsurăm intensitatea percepută în decibeli în loc de direct în W/m²?

• Decibelii folosesc o scară logaritmică, deci pași egali în dB corespund unor salturi multiplicative egale în intensitate.
• Decibelii sunt doar o rescalare liniară a W/m², de conveniență.
• Decibelii măsoară ceva fizic diferit de intensitate.

2 · Montaj

1. Deschide presetarea sound-decibel și apasă Resetează. Sursa radiază 0.12 W în toate direcțiile.
2. Activează citirile intensității și nivelului sonor la observator.
3. Setează distanța observatorului față de sursă pentru fiecare încercare și înregistrează intensitatea și nivelul sonor.

3 · Colectează date

Plotează nivelul sonor β (axa y) în funcție de log₁₀(intensitatea I în W/m²) (axa x) pentru cele trei încercări. Linia este dreaptă?

4 · Analizează

1. Pentru o încercare, calculează I = P/(4πr²) folosind P = 0.12 W (raportează în µW/m², 1 µW/m² = 10⁻⁶ W/m²), apoi β = 10·log₁₀(I/I₀) cu intensitatea de referință I₀ = 10⁻¹² W/m². Compară ambele cu tabelul.
2. Deși încercările tale cea mai apropiată și cea mai îndepărtată diferă în intensitate printr-un factor de 16, coloana nivelului sonor se schimbă cu doar circa 12 dB între ele. Explică de ce, folosind logaritmul din formulă.

5 · Extinde

1. Intensitatea de referință I₀ = 10⁻¹² W/m² este definită ca aproximativ cel mai quiet sunet pe care un om îl poate auzi (0 dB). Folosind formula, ce nivel sonor ar măsura un ascultător exact la intensitatea prag?
2. Fiecare +10 dB corespunde unei creșteri ×10 în intensitate, nu unei dublări. Folosind formula, aproximativ câți dB adaugă efectiv o intensitate care se dublează (×2)?

Fizica din spatele acestui experiment

← Înapoi la experiment

138 de fișe de laborator de fizică tipăribile gratuit