ความเข้มเสียงกับกฎผกผันกำลังสอง

1 · ทำนาย

ลำโพงแผ่เสียงเท่ากันทุกทิศ ถ้าผู้ฟังถอยออกไปไกลสองเท่า ความเข้มเสียงลดลงเท่าใด

• ความเข้มเหลือ 1/2 — ลดเชิงเส้นตามระยะ
• ความเข้มเหลือ 1/4 — ลดตามกำลังสองของระยะ
• ความเข้มคงเดิมไม่ว่าระยะใด

2 · จัดเตรียม

1. เปิดค่าที่ตั้งไว้ sound-intensity แล้วกดรีเซ็ต แหล่งกำเนิดแผ่ 0.05 W ทุกทิศ (การกระจายทรงกลม)
2. เปิดค่าแสดงความเข้มที่ผู้สังเกต
3. ตั้งระยะของผู้สังเกตจากแหล่งในแต่ละรอบแล้วบันทึกความเข้ม

3 · เก็บข้อมูล

พล็อตความเข้ม I (แกน y) กับ 1/r² (แกน x) จากสามรอบการทดลอง เส้นตรงผ่านจุดกำเนิดหรือไม่

4 · วิเคราะห์

1. สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณ I = P/(4πr²) โดยใช้ P = 0.05 W แล้วแสดงคำตอบเป็น µW/m² (1 µW/m² = 10⁻⁶ W/m²) เทียบกับตาราง
2. ใช้พื้นที่ผิวทรงกลม 4πr² อธิบายว่าเหตุใดกำลังเสียงที่แผ่ออกจึงทำความเข้มลดตาม 1/r² ไม่ใช่ 1/r

5 · ต่อยอด

1. เพิ่มระยะสองเท่าความเข้มเหลือหนึ่งในสี่ แต่ความดัง (เดซิเบล) ลดเพียงปริมาณคงที่ทุกครั้งที่ระยะเพิ่มสองเท่า ดูการทดลอง sound-decibel — ฟังก์ชันแบบใดเปลี่ยนอัตราส่วนความเข้ม ×4 เป็นผลต่าง dB คงที่
2. การทดลองนี้สมมติแหล่งแผ่เท่ากันทุกทิศ แตรน้ำเย็นกลับรวมเสียงเป็นกรวยแคบ คาดว่ากฎ 1/r² จะเปลี่ยนไปอย่างไรสำหรับแหล่งรวมลำที่ระยะเดียวกัน

ฟิสิกส์เบื้องหลังการทดลองนี้

← กลับไปการทดลอง