Vågor och ljud
Ljudintensitet vs. avstånd
Intensiteten avtar som 1/r² — flytta observatören och se I och L ändras.
Ljudintensitet vs. avstånd — interaktiv Vågor och ljud-simulering. Intensiteten avtar som 1/r² — flytta observatören och se I och L ändras. Gratis virtuellt fysiklabb i webbläsaren med SI-mätningar i realtid och en guidad genomgång.
Intensitet (inverterad kvadrat)
Ljudintensiteten avtar som 1/r² från en punktkälla i tre dimensioner.
Effekten sprids över en sfärisk yta 4πr², så intensiteten blir I = P/(4πr²). En fördubbling av avståndet ger en fjärdedel av intensiteten.
- I = P/(4πr²)
- I ∝ 1/r²
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
En högtalare strålar ljud lika i alla riktningar. Om en lyssnare flyttar dubbelt så långt bort, hur mycket minskar ljudintensiteten?
Förutsägelser att väga
- Intensiteten sjunker till 1/2 — den avtar linjärt med avståndet.
- Intensiteten sjunker till 1/4 — den avtar med avståndet i kvadrat.
- Intensiteten är densamma oavsett avstånd.
Variablernas roller
Det du ställer in:
- Avstånd r (m)
Det du mäter:
- Intensitet I (µW/m²)
Så går undersökningen till
- Öppna förinställningen Ljudintensitet och tryck på Återställ. Källan strålar 0.05 W i alla riktningar (sfärisk utbredning).
- Aktivera intensitetsavläsningen hos observatören.
- Ställ in observatörens avstånd från källan för varje försök och notera intensiteten.
Styrande ekvation
Inversa kvadratlagen för ljudintensitet — I = P/(4πr²)
Effekt som strålas lika i alla riktningar sprids över en sfär med arean 4πr². Intensiteten — effekt per areaenhet — avtar därför som 1/r² med avståndet från källan.
Det det utskrivbara arbetsbladet ber eleverna räkna ut
- Beräkna för ett försök I = P/(4πr²) med P = 0.05 W, och uttryck svaret i µW/m² (1 µW/m² = 10⁻⁶ W/m²). Jämför med tabellen.
- Förklara, med hjälp av en sfärs ytarea 4πr², varför ljudeffekt som sprider sig utåt får intensiteten att avta som 1/r² i stället för som 1/r.
Var det här syns utanför labbet
- En fördubbling av avståndet ger en fjärdedels intensitet, men ljudstyrkan (i decibel) verkar bara sjunka med ett fast belopp varje gång avståndet fördubblas. Titta på experimentet Decibel — vilken sorts funktion förvandlar en ×4-intensitetskvot till en fast dB-skillnad?
- Detta experiment antar att källan strålar lika i varje riktning. En megafon fokuserar i stället ljudet i en smal kon. Hur skulle du förvänta dig att intensitetslagen 1/r² ändras för en riktad källa på samma avstånd?
- 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 Ljudintensitet
- Välj observatören
- Tryck på Spela upp
- Svagare med avståndet
- 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.