Vågor och ljud
Decibelskala vid örat
En starkare källa höjer decibelnivån på ett fast avstånd.
Decibelskala vid örat — interaktiv Vågor och ljud-simulering. En starkare källa höjer decibelnivån på ett fast avstånd. Gratis virtuellt fysiklabb i webbläsaren med SI-mätningar i realtid och en guidad genomgång.
Decibelskala
Decibelskalan komprimerar ett enormt intensitetsomfång till hanterbara tal med hjälp av en logaritm.
Ljudnivån β = 10 log₁₀(I/I₀) dB. En ökning med 10 dB betyder tio gånger intensiteten. Starkare källor höjer β på fast avstånd.
- β = 10 log₁₀(I/I₀)
- Δβ = 10 log₁₀(I₂/I₁)
Undersökningsblad
Planera frågan innan du öppnar labbet
Sammanfattningen speglar den förrenderade sidan: drivande fråga, konkurrerande förutsägelser, variablernas roller, styrande lagar, uppställning, analys- och utvidgningsfrågor förblir synliga och i den här ordningen.
Drivande fråga
Ljudintensiteter som människor kan höra spänner över en faktor biljon, från en viskning till en jetmotor. Varför mäter vi ljudnivån i decibel i stället för direkt i W/m²?
Förutsägelser att väga
- Decibel använder en logaritmisk skala, så lika dB-steg motsvarar lika stora multiplicativa hopp i intensitet.
- Decibel är bara en linjärt omskalad version av W/m² för bekvämlighetens skull.
- Decibel mäter något fysikaliskt annat än intensitet.
Variablernas roller
Det du ställer in:
- Avstånd r (m)
Det du mäter:
- Intensitet I (µW/m²)
- Ljudnivå β (dB)
Så går undersökningen till
- Öppna förinställningen Decibel och tryck på Återställ. Källan strålar 0.12 W i alla riktningar.
- Aktivera avläsningarna av intensitet och ljudnivå hos observatören.
- Ställ in observatörens avstånd från källan för varje försök och notera intensiteten och ljudnivån.
Styrande ekvation
Ljudnivå i decibel — L = 10·log₁₀(I/I₀)
Decibelskalan komprimerar intensitetens enorma dynamiska omfång med en tiologaritm relativt den svagast hörbara intensiteten I₀ = 10⁻¹² W/m², så varje +10 dB motsvarar ett ×10-hopp i faktisk intensitet.
Det det utskrivbara arbetsbladet ber eleverna räkna ut
- Beräkna för ett försök I = P/(4πr²) med P = 0.12 W (uppgett i µW/m², 1 µW/m² = 10⁻⁶ W/m²), sedan β = 10·log₁₀(I/I₀) med referensintensiteten I₀ = 10⁻¹² W/m². Jämför båda med tabellen.
- Även om ditt närmaste och ditt mest avlägsna försök skiljer sig i intensitet med en faktor 16, ändrar sig ljudnivåkolumnen med bara cirka 12 dB mellan dem. Förklara varför, med logaritmen i formeln.
Var det här syns utanför labbet
- Referensintensiteten I₀ = 10⁻¹² W/m² är definierad som ungefär det svagaste ljud en människa kan höra (0 dB). Använd formeln: vilken ljudnivå skulle en lyssnare mäta exakt vid tröskelintensiteten?
- Varje +10 dB motsvarar en ×10-ökning i intensitet, inte en fördubbling. Ungefär hur många dB lägger en intensitet som fördubblas (×2) faktiskt till, enligt formeln?
- 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
- Välkommen till Decibel
- Välj observatören
- Tryck på Spela upp
- Logaritmisk ljudstyrka
- Öppna panelen Egenskaper
- Klart!
Öppna den interaktiva simuleringen för att bygga scenen, tryck på Spela och utforska med mätningar i realtid och en guidad genomgång.