Natężenie dźwięku

Natężenie fali dźwiękowej jest to moc fali, która przypada na jednostkę powierzchni prostopadłej do kierunku rozchodzenia się fali.

Wzór na natężenie fali jest następujący:

$I=\frac{P}{S}=\frac{1}{2}v\rho \omega^2A^2$

gdzie

I - natężenie dźwięku,
P - moc dźwięku,
S - powierzchnia prostopadła do kierunku rozchodzenia się fali akustycznej,
v - prędkość dźwięku,
ω - pulsacja,
A - amplituda.

W przypadku fal kulistych rzeczywistych mamy:

$I=\frac{P}{4\pi r^2}$

Zatem natężenie dźwięku jest odwrotnie proporcjonalne do kwadratu odległości od źródła dźwięku.

Przykład

Człowiek który stoi metr od głośnika słyszy dźwięk o 4 razy większym natężeniu, niż taki który stoi 2 m od źródła dźwięku.

Ucho ludzkie odbiera dźwięki o następującym przedziale natężenia: od 10^-12 do 1 W/m², To zakres aż 11 rzędów wielkości. Dlatego też przyjmuje się poziom bazowy natężenia dźwięku I₀ = 10^-12 W/m² i pozostałe wartości natężeń porównuje się właśnie z tą wartością w skali logarytmicznej.

Poziom natężenia dźwięku

Poziom natężenia dźwięku jest to wielkość

$L=10log\frac{I}{I_0}$

Jednostką poziomu natężenia dźwięku jest decybel (dB).

Zatem najsłabszy słyszalny dźwięk ma 0 dB. Dźwięk 100 razy silniejszy ma 20 dB, zaś najsilniejszy 120 dB.

Przykładowe poziomy natężenia dźwięku:

szum liści - 10 dB
szeptanie - 20 dB
odkurzacz - 60 dB
ruch uliczny - 90 dB
wystrzał z karabinu - 150 dB

Ciśnienie dźwięku (akustyczne)

Fala dźwiękowa polega na rozchodzącym się zaburzeniu zmiany gęstości powietrza. Cząsteczki periodycznie wywierają więc ciśnienie na znajdujące się w nim ciała. Okazuje się, że dla fali akustycznej harmonicznej otrzymujemy również harmoniczną zmianę ciśnienia akustycznego.

Ciśnienie wywierane przez powietrze przy ledwo słyszalnym dźwięku jest rzędu 10^-5 N/m², zaś ciśnienie maksymalne, które może być wywierane na nasze ucho to 20 N/m². To 5000 razy mniej niż wynosi ciśnienie atmosferyczne.

Głośność dźwięku

Głośność dźwięku charakteryzuje intensywność wrażenia słuchowego, umożliwiając rozróżnienie dźwięków cichych od głośnych.

Jednostką głośności jest son.

Pytania

Od czego zależy głośność dźwięku?

Głośność zależy od natężenia dźwięku oraz od częstotliwości fali akustycznej, a nawet od samego widma dźwięku (rozkładu częstotliwości). Na głośność ma wpływ także czas trwania dźwięku oraz otoczenie w jakim człowiek się znajduje. Jak widać głośność nie jest obiektywnym parametrem dźwięku i zależy od bardzo wielu czynników.

Poziom głośności

Poziom głośności jest to wielkość związana z subiektywną oceną natężenia dźwięku, proporcjonalna do poziomu natężenia tonu o częstotliwości 1 kHz.

Jednostką poziomu głośności jest fon.

Pytania

W jaki sposób mierzy się poziom głośności?

Zmienia się poziom głośności mierzonego tonu tak długo, aż słuchacz uzna, że jest równy wzorcowemu.

Prawo Webera-Fechnera

Prawo Webera-Fechnera to prawo sformułowane na podstawie pomiarów. Mówi, że wrażenie słuchowe jest proporcjonalne do logarytmu natężenia dźwięku.

Jak słyszymy bas z małych głośników?

Coraz częściej można usłyszeć jak to nowe i małe głośniki generują mocne basy i jak fantastycznie brzmią. Czy jest możliwe wygenerowanie świetnych basów z małych głośników?

Fale dźwiękowe

Fale dźwiękowe albo fale akustyczne są to mechaniczne fale podłużne o częstotliwości od 20 Hz do 20 000 Hz, rozchodzące się w gazach, cieczach i ciałach stałych. Fale takie w uchu wywołują wrażenie dźwięku.