Jakost zvoka in zakon obratnih kvadratov
1 · Predvidi
Zvočnik enakomerno seva zvok v vse smeri. Če se poslušalec premakne dvakrat dlje, za koliko jakost zvoka pade?
- Jakost pade na 1/2 — pojema linearno z razdaljo.
- Jakost pade na 1/4 — pojema s kvadratom razdalje.
- Jakost ostane enaka, ne glede na razdaljo.
2 · Pripravi
- Odpri prednastavitev sound-intensity in pritisni Ponastavi. Vir seva 0,05 W v vse smeri (krogelno širjenje).
- Omogoči odčitek jakosti pri opazovalcu.
- Nastavi razdaljo opazovalca od vira za vsak poskus in zabeleži jakost.
3 · Zberi podatke
| Razdalja r (m) | Jakost I (µW/m²) |
|---|---|
| 2.00 | |
| 4.00 | |
| 8.00 |
Nariši jakost I (os y) proti 1/r² (os x) za svoje tri poskuse. Ali je črta ravna skozi izhodišče?
4 · Analiziraj
- Za en poskus izračunaj I = P/(4πr²) s P = 0,05 W, odgovor izrazi v µW/m² (1 µW/m² = 10⁻⁶ W/m²). Primerjaj s tabelo.
- Z površino krogle 4πr² razloži, zakaj moč zvoka, ki se širi navzven, naredi jakost padajočo kot 1/r² in ne 1/r.
5 · Razširi
- Podvojitev razdalje početveri jakost, a se glasnost (v decibelih) zdi, da pade le za fiksni znesek vsakič, ko se razdalja podvoji. Poglej poskus sound-decibel — kakšna funkcija pretvori razmerje jakosti ×4 v fiksno razliko dB?
- Ta poskus privzema, da vir seva enakomerno v vsako smer. Megafon namesto tega osredotoči zvok v ozek stožec. Kako bi pričakoval, da se zakon jakosti 1/r² spremeni za osredotočen vir pri isti razdalji?
Fizika za tem poskusom
Zakon obratnih kvadratov za jakost zvoka
Moč, sevana enakomerno v vse smeri, se razširi po krogli s površino 4πr². Jakost — moč na enoto površine — zato pojema kot 1/r² z razdaljo od vira.
Valovi in zvok
- Potujoči valovi na struni: hitrost, frekvenca in valovna dolžina
- Udarci: interferenca dveh bližnjih frekvenc
- Stoječi valovi: harmoniki na fiksni struni
- Dopplerjev pojav: vir se približuje poslušalcu
- Decibelska lestvica: stiskanje ogromnega obsega jakosti
- Barva zvoka: harmonična vsebina zapletenega tona
- Rezonanca odprte cevi: dolžina določa višino tona