Интенсивность звука и обратный квадрат расстояния

1 · Прогноз

Динамик излучает звук равномерно во все стороны. Если слушатель отойдёт вдвое дальше, насколько упадёт интенсивность звука?

• Интенсивность падает до 1/2 — она спадает линейно по расстоянию.
• Интенсивность падает до 1/4 — она спадает как квадрат расстояния.
• Интенсивность неизменна при любом расстоянии.

2 · Подготовка

1. Откройте пресет интенсивности звука и нажмите «Сброс». Источник излучает 0.05 W во все стороны (сферическое расхождение).
2. Включите показание интенсивности у наблюдателя.
3. Задайте расстояние наблюдателя от источника для каждой пробы и запишите интенсивность.

3 · Сбор данных

Постройте интенсивность I (ось y) против 1/r² (ось x) для трёх проб. Линия прямая через начало координат?

4 · Анализ

1. Для одной пробы вычислите I = P/(4πr²) при P = 0.05 Вт, выразив ответ в мкВт/м² (1 мкВт/м² = 10⁻⁶ Вт/м²). Сравните с таблицей.
2. Используя площадь сферы 4πr², объясните, почему мощность звука, расходящаяся наружу, заставляет интенсивность спадать как 1/r², а не 1/r.

5 · Развитие

1. Удвоение расстояния ослабляет интенсивность вчетверо, но громкость (в децибелах) падает лишь на фиксированную величину при каждом удвоении. Посмотрите эксперимент с децибелами — какая функция превращает отношение интенсивностей ×4 в фиксированную разность dB?
2. Этот эксперимент предполагает излучение равномерно во все стороны. Рупор вместо этого фокусирует звук в узкий конус. Как, по-вашему, изменился бы закон 1/r² для сфокусированного источника на том же расстоянии?

Физика этого эксперимента

← Вернуться к эксперименту