Loading [MathJax]/extensions/TeX/newcommand.js
Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

16.2: Інтенсивність і рівень звуку

  2. Last updated
    Oct 27, 2022
  3. Save as PDF

  • Boundless
  • Boundless
\newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} }  \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \newcommand{\id}{\mathrm{id}} \newcommand{\Span}{\mathrm{span}} \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,} \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,} \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}} \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}} \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}} \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|} \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle} \newcommand{\Span}{\mathrm{span}} \newcommand{\id}{\mathrm{id}} \newcommand{\Span}{\mathrm{span}} \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,} \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,} \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}} \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}} \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}} \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|} \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle} \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}

цілі навчання

  • Обчисліть інтенсивність звуку від потужності

Огляд інтенсивності

Інтенсивність звуку - це потужність на одиницю площі, що переноситься хвилею. Потужність - це швидкість передачі енергії хвилею.

Інтенсивність звуку і децибел

Рівняння, яке використовується для обчислення цієї інтенсивності, I, є:I\mathrm{I=\frac{P}{A}} Де P - потужність, що проходить через площу, A. одиниця СІ для інтенсивності - ват на метр в квадраті або, Wm2Wm2. Це загальна формула інтенсивності, але давайте подивимося на неї з точки зору звуку.

Інтенсивність звуку

Інтенсивність звуку можна знайти з наступного рівняння:\mathrm{I=\frac{Δp^2}{2ρv_w}}. Δp — зміна тиску, або амплітудаρ — щільність матеріалу, по якому звук рухається крізь w — швидкість спостережуваного звуку.Тепер у нас є спосіб обчислити інтенсивність звуку, тому давайте поговоримо про спостережувану інтенсивність. Зміна тиску, амплітуда, пропорційна інтенсивності, тому можна з упевненістю сказати, що чим більше ваше коливання звукової хвилі, тим інтенсивніше буде ваш звук. Ця цифра показує це поняття.

зображення

Інтенсивність звуку: Графіки манометричного тиску в двох звукових хвиль різної інтенсивності. Більш інтенсивний звук видається джерелом, який має коливання більшої амплітуди і має більші максимуми тиску і мінімуми. Оскільки тиск вище в звуці більшої інтенсивності, він може надавати більші сили на об'єкти, з якими він стикається

Хоча одиниці інтенсивності звуку технічно є ват на метр в квадраті, набагато частіше його називають децибелами, дБ. Децибел - це відношення спостережуваної амплітуди, або рівня інтенсивності до еталонного, яке дорівнює 0 дБ. Рівняння для цього:\(\mathrm{β=10 \log _{10} \frac{I}{I_0}β}\) - рівень децибел - Спостережувана інтенсивністьI 0 - Довідкова інтенсивність.Для отримання додаткової інформації про децибел, будь ласка, зверніться до Атом децибел.

Для орієнтиру на рівні інтенсивності нижче наведено список декількох різних інтенсивностей:

  • 0 дБ, I = 1×10 -12 —> Поріг слуху людини
  • 10 дБ, I = 1 × 10 -11 —> Шерех листя
  • 60 дБ, Я = 1 × 10 -6 —> Звичайна розмова
  • 100 дБ, Я = 1×10 -2 —> Гучна сирена
  • 160 дБ, Я = 1 × 10 4 —> Ви просто лопнули барабанні перетинки

Сприйняття людиною звуку

Вивчення людського сприйняття звуку називається психоакустикою.

Навички для розвитку

  • Поясніть, як частота сприймається людьми

Вивчення людського сприйняття звуку називається психоакустикою. Багато факторів переходять у слух, включаючи хвильові властивості, сенсорні та мозкові процеси. По-перше, хвиля повинна бути зроблена, і вона має певну довжину хвилі і частоту. Потім звукова хвиля досягає людського вуха, і обробляється через багато областей. Нарешті, звукова хвиля потрапляє через вухо і в мозок людини, де відбувається ще більше дій. Ви можете подумати, що коли щось видає шум, ви чуєте це миттєво, але насправді це проходить багато кроків спочатку.

Властивості хвиль

Ми не збираємося вдаватися занадто докладно про фізичні властивості хвилі, оскільки вона виходить за рамки цього атома, але пам'ятайте:

  • Частота сприймається людиною як висота тону;
  • Інтенсивність звуку - амплітуда;
  • Людина може чути тільки певний діапазон звуку, як правило, від 20 Гц до 20 000 Гц;
  • Факторами, що входять до звуку, є його інтенсивність, частота та обертони (які схожі на перешкоди або фонові шуми).

Людське вухо

Людське вухо складається з трьох основних відділів, як показано на:

зображення

Людське вухо: докладна схема людського вуха.

  1. Зовнішнє вухо
  2. середнє вухо
  3. Внутрішнє вухо

Ми почнемо з того місця, де почнеться звукова хвиля, і слідувати за нею в дорозі ззовні вашого вуха аж до вашого мозку. Коли ви дивитеся на чиєсь вухо, ви насправді бачите лише вухо, зовнішню саму частину вуха. Він збирає і фокусує звукову хвилю. Потім хвиля проходить через ваш слуховий прохід до барабанної перетинки. Звукові хвилі змушують барабанну перетинку вібрувати. Потім ми знаходимося в середньому вусі, яке має три дуже і дуже маленькі кісточки: молоток, інкус і стапес. До них також можна віднести молоток, ковадло і стремено відповідно. Ці три кістки передають сигнал на еліптичне вікно. Це початок внутрішнього вуха. Потім звукові хвилі передаються з еліптичного вікна через напівкруглі канали внутрішнього вуха, равлику та аудіонерв, який заповнений рідиною. Ця рідина - це те, що дозволяє організму виявляти рухи і підтримувати рівновагу. Ваша равлика має форму равлика і сповнена крихітних крихітних волосків. Ці волоски вібрують по-різному в залежності від частот. Ці вібрації випускають електричні імпульси до слухового нерва, а потім направляються до вашого мозку, де вони розуміються як звук. Таким чином, хоча це, здається, відбувається дуже швидко, звукові хвилі повинні пройти довгий шлях, перш ніж ви коли-небудь почуєте що-небудь!

Децибел

Децибел - це логарифмічна одиниця, яка використовується для кількісної оцінки рівнів звуку, порівнюючи фізичну величину з еталонним рівнем.

Навички для розвитку

  • Визначте, як децибел кількісно визначається в акустиці

Децибел, дБ, зазвичай використовується для кількісної оцінки рівнів звуку, хоча це не одиниця звуку, а одиниця тиску. Децибел - це логарифмічна одиниця, яка вказує на відношення фізичної величини до еталонного рівня. Це одна десята частина Бела, який був названий на честь винахідника телефону Олександра Грема Белла. Слово decibell походить від префікса, deci, тобто 1/10 слова, яке воно передує Для отримання додаткової інформації про те, як перетворити одиниці, зверніться до атома перетворення одиниць. Хоча децибел можна використовувати для розмови про низку різних предметів, в цьому атомі ми збираємось висвітлити його використання в акустиці та рівні звуку.

В акустиці децибел кількісно визначається відносно еталона, який був встановлений на рівні звукового тиску 20 мікропаскалей, і називається 0 дБ. Цей еталонний рівень є типовим порогом сприйняття слуху людини. Для розрахунку рівня звукового тиску або амплітуди використовується наступне рівняння:\mathrm{amplitude[dB]=20 \log _{10}\frac{s}{s_o}} s o - опорний тиск, який становить 20 мікропаскалей або 0 дБ, а s - спостережуваний звуковий тиск. Людське вухо має стандартний звуковий поріг 120 дБ, який виражений логарифмічно становить близько 10 12. Це стандартний поріг, але він також залежить від частоти. Гучність - це міра інтенсивності звуку з урахуванням частоти, і називається A-зваженим децибелом, дБ (А) або фоном. На цьому малюнку показана діаграма Флетчера Мансона, яка демонструє різні звукові частоти та децибели, які людське вухо сприймає як однакові.

зображення

Діаграма Флетчера Мансона: Контури однакової гучності Флетчера-Мансона. Телефони позначені синім кольором

Ключові моменти

  • Інтенсивність звуку можна знайти з наступного рівняння:\mathrm{I=\frac{Δp^2}{2ρv_w}}. Δ p — зміна тиску, або амплітуда ρ — щільність матеріалу, по якому звук рухається через v w — швидкість спостережуваного звуку.
  • Чим більше ваше коливання звукової хвилі, тим інтенсивніше буде ваш звук.
  • Хоча одиниці інтенсивності звуку технічно є ват на метр в квадраті, набагато частіше його називають децибелами, дБ.
  • Частота сприймається людиною як висота тону. Інтенсивність звуку - це те, що люди можуть чути, і, як правило, лише певний діапазон звуку, як правило, від 20 Гц до 20 000 Гц. Факторами, що входять до звуку, є його інтенсивність, частота та обертони (які схожі на перешкоди або фонові шуми).
  • Ваше вухо складається з трьох основних відділів: внутрішнього, середнього та зовнішнього вуха.
  • Ваша равлика, яка знаходиться у вашому внутрішньому вусі, не тільки передає звукові хвилі в ваш мозок, але також містить рідину, яка допомагає людям підтримувати рівновагу.
  • В акустиці децибел кількісно визначається відносно еталона, який був встановлений на рівні звукового тиску 20 мікропаскалей, і називається 0 дБ.
  • Для розрахунку рівня звукового тиску, або амплітуди використовується наступне рівняння:\mathrm{amplitude[dB]=20 \log_{10} \frac{s}{s_o}}. \mathrm{s_o}опорний тиск, який становить 20 мікропаскалей або 0 дБ, а s - спостережуваний звуковий тиск.
  • Людське вухо має стандартний звуковий поріг 120 дБ, який виражений логарифмічно, становить близько 1012. Це стандартний поріг, але він також залежить від частоти. Гучність - це міра інтенсивності звуку з урахуванням частоти, і називається A-зваженим децибелом, дБ (А) або фоном.

Ключові умови

  • децибел: Загальна міра інтенсивності звуку, яка становить одну десяту частину бела за шкалою логарифмічної інтенсивності. Він визначається як\mathrm{dB=10 \log_{10}(P_1/P_2)}, де\mathrm{P_1} і\mathrm{P_2} знаходяться відносні сили звуку.
  • амплітуда: Максимальне абсолютне значення деякої величини, яка змінюється.
  • барабанна перетинка: тонка мембрана, яка відокремлює зовнішнє вухо від середнього вуха і передає звук з повітря молоточку.
  • равлик: Складна, спірально згорнута, конічна порожнина внутрішнього вуха, в якій звукові коливання перетворюються в нервові імпульси.
  • фон: Одиниця видимої гучності, рівна за кількістю інтенсивності в децибелах 1,000-герцового тону, який вважається таким же гучним, як і вимірюваний звук.

ЛІЦЕНЗІЇ ТА АВТОРСТВА

CC ЛІЦЕНЗОВАНИЙ КОНТЕНТ, РАНІШЕ ДІЛИВСЯ

CC ЛІЦЕНЗОВАНИЙ ВМІСТ, СПЕЦИФІЧНА АТРИБУЦІЯ

  1. Back to top
  • Was this article helpful?

Recommended articles

  1. 16.4: Взаємодія зі звуковими хвилямиСуперпозиція відбувається, коли дві хвилі займають одну і ту ж точку (хвиля в цій точці знаходить шляхом додавання двох амплітуд хвиль).
  2. 15.3: Періодичний рухПеріод - це тривалість одного циклу в повторюваному заході, тоді як частота - це кількість циклів за одиницю часу.
  3. 15.7: Хвилі на струнШвидкість хвилі на струні можна знайти, помноживши довжину хвилі на частоту або діливши довжину хвилі на період.
  4. 6.1: Електромагнітна енергіяСвітло та інші форми електромагнітного випромінювання рухаються через вакуум з постійною швидкістю, c Це випромінювання показує хвилеподібну поведінку...
  1. Article type
    Section or Page
    Show Page TOC
    No on Page
  2. Tags
    1. amplitude
    2. authorname:boundless
    3. cochlea
    4. decibels (units)
    5. eardrum
    6. phon
    7. source[translate]-phys-14537