Intensità delle onde sonoreè definito come il flusso medio di energia attraverso un'unità di area del fronte d'onda per unità di tempo. In altre parole, se prendiamo una singola area (ad esempio 1 cm 2), che assorbirebbe completamente il suono, e la posizioniamo perpendicolare alla direzione di propagazione delle onde, allora l'intensità del suono è pari all'energia acustica assorbita in un secondo . L'intensità è solitamente espressa in termini di L/cm2(o dentro W/m2).
Diamo il valore di questo valore per alcuni suoni familiari. L'ampiezza della sovrapressione che si verifica durante una normale conversazione è di circa un milionesimo della pressione atmosferica, che corrisponde ad un'intensità del suono acustico dell'ordine di 10 -9 W/cm 2 . La potenza totale del suono emesso durante una normale conversazione è dell'ordine di soli 0,00001 watt. La capacità dell'orecchio umano di percepire energie così piccole testimonia la sua straordinaria sensibilità.
La gamma di intensità sonore percepite dal nostro orecchio è molto ampia. L'intensità del suono più forte che l'orecchio può sopportare è circa 1014 volte il minimo che può sentire. Tutta la potenza delle sorgenti sonore copre una gamma altrettanto ampia. Pertanto, la potenza irradiata con un sussurro molto silenzioso può essere dell'ordine di 10 -9 W, mentre la potenza irradiata da un motore a reazione raggiunge i 10 5 W. Ancora una volta, le intensità differiscono di un fattore 10 14.
Decibel
Poiché i suoni variano molto in intensità, è più conveniente considerarlo come un valore logaritmico e misurarlo in decibel. Il valore logaritmico dell'intensità è il logaritmo del rapporto tra il valore considerato della grandezza e il suo valore, preso come originale. Livello di intensità J rispetto ad una intensità scelta condizionatamente J0 equivale
Livello di intensità sonora = 10 lg (J/J 0) dBQueste curve vengono utilizzate per definire il ronzio, un'unità di volume misurata anche in decibel. Sfondoè il livello di intensità sonora per il quale il livello di pressione sonora di un tono puro standard altrettanto forte (1000 Hz) è 1 dB. Quindi, un suono con una frequenza di 200 Hz a un livello di 60 dB ha un livello di volume di 50 phon.
Intensità del suono(assoluto) - un valore pari al rapporto tra il flusso di energia sonora dP attraverso una superficie perpendicolare alla direzione di propagazione del suono nell'area dS questa superficie:
L'unità di misura è il watt per metro quadrato (W/m2).
Per un'onda piana, l'intensità del suono può essere espressa in termini di ampiezza della pressione sonora p0 e velocità vibrazionale v:
Dove ZS- resistenza acustica specifica del mezzo.
Il corpo, che è la fonte delle vibrazioni sonore, irradia energia, che viene trasferita dalle vibrazioni sonore allo spazio (ambiente) che circonda la sorgente sonora. La quantità di energia sonora che passa in un secondo attraverso un'area di 1 m 2 situata perpendicolare alla direzione di propagazione delle vibrazioni sonore è chiamata intensità (e anche forza) del suono.
Il suo valore può essere determinato dalla formula:
I=P 2 /Cp 0 [W/m 2 ] (1.1)
dove: P - pressione sonora, N / m 2; C è la velocità del suono, m/s; p 0 è la densità del mezzo.
Dalla formula sopra si può vedere che all'aumentare della pressione sonora aumenta l'intensità del suono e, di conseguenza, il suo volume.
9. Quali tipi di spettri di frequenza sonora conosci?
Spettro di frequenza del suono- grafico della dipendenza dell'energia relativa delle vibrazioni sonore dalla frequenza. Esistono due tipi principali di tali spettri: discreto e continuo. Lo spettro discreto è costituito da linee separate per frequenze separate da spazi vuoti. Tutte le frequenze sono presenti nello spettro continuo all'interno della sua banda.
In pratica, le onde sonore di una singola frequenza sono rare. Ma le onde sonore complesse possono essere scomposte in armoniche. Tale metodo è chiamato Analisi di Fourier prende il nome dal matematico francese J. Fourier (1768-1830), che per primo lo applicò (nella teoria del calore).
DUE TIPI DI ONDE PERIODICHE: a - oscillazioni rettangolari; b - vibrazioni a dente di sega. L'ampiezza di entrambe le onde è uguale ad A e il periodo delle oscillazioni T è il reciproco della frequenza f.
10. Quale banda di frequenza è chiamata ottava?
Ottava - banda di frequenza in cui la frequenza di taglio superiore è doppia della frequenza di taglio inferiore
Ottava - un'unità di intervallo di frequenza, pari all'intervallo tra due frequenze (f2 e f1), il cui logaritmo del rapporto (basato su 2) è log2(f2/f1)=1, che corrisponde a f2/f1=2;
11. Che cosa intendono le acque per la soglia dell'udito?
soglia uditiva- il valore minimo di pressione sonora al quale il suono di una determinata frequenza può ancora essere percepito dall'orecchio umano. Il valore della soglia uditiva è solitamente espresso in decibel, prendendo 2·10 −5 N/m 2 o 20·10 −6 N/m 2 come livello zero di pressione sonora alla frequenza di 1 kHz (per un suono aereo onda). La soglia dell'udito dipende dalla frequenza del suono. Sotto l'azione del rumore e di altri stimoli sonori, la soglia uditiva per un determinato suono aumenta e l'aumento del valore della soglia uditiva persiste per qualche tempo dopo che il fattore interferente cessa di agire, per poi ritornare gradualmente al livello originale. Persone diverse e gli stessi volti in momenti diversi possono avere soglie uditive diverse. Dipende dall'età, dallo stato fisiologico, dalla forma fisica. Le misurazioni della soglia uditiva vengono solitamente effettuate con metodi audiometrici.
12. In quali unità viene misurato il livello di pressione sonora?
pressione sonora- eccesso di pressione variabile che si verifica in un mezzo elastico quando un'onda sonora lo attraversa. L'unità di misura è il pascal (Pa).
Il valore istantaneo della pressione sonora in un punto del mezzo cambia sia nel tempo che quando ci si sposta in altri punti del mezzo, quindi il valore quadratico medio di questo valore, associato all'intensità del suono, è di interesse pratico:
dove è l’intensità sonora, è la pressione sonora, è la resistenza acustica specifica del mezzo, è la media temporale.
Quando si considerano le oscillazioni periodiche, talvolta viene utilizzata l'ampiezza della pressione sonora; quindi, per un'onda sinusoidale
dove è l'ampiezza della pressione sonora.
Per periodico la media del suono viene eseguita su un intervallo di tempo ampio rispetto al periodo o su un numero intero di periodi. Per un'onda piana sinusoidale viaggiante I. z. I è uguale a:
In un'onda viaggiante sferica I. z. è inversamente proporzionale al quadrato della distanza dalla sorgente. In un'onda stazionaria I=0, cioè flusso sonoro. nessuna energia in media.
Da. misurato nel SI in W / m2 (nell'unità CGS - in erg / (s cm) 2) I. h. è stimato anche dal livello di intensità su una scala; il numero di decibel N=10lg(I/I0), dove I è l'intensità del suono dato, I0=10-12 W/m2.
Dizionario enciclopedico fisico. - M.: Enciclopedia sovietica. . 1983 .
INTENSITÀ DEL SUONO
(intensità del suono) è l'energia mediata nel tempo trasportata da un'onda sonora attraverso un'unità di area, perpendicolare alla direzione di propagazione dell'onda, per unità di tempo. Per periodico la media sonora viene eseguita su un periodo di tempo maggiore del periodo o su un numero intero di periodi. I=pv/2=p2/2r c = v2 R c/2, Dove R - ampiezza pressione sonora, v - ampiezza oscillante. velocità delle particelle, r - densità media, c - suono in esso. In uno sferico onda viaggiante I. z. inversamente proporzionale. il quadrato della distanza dalla sorgente. In un'onda stazionaria, I=0, cioè in media non c'è flusso di energia sonora. Da. in armonia. L'onda che viaggia piana è uguale alla densità di energia dell'onda sonora, moltiplicata per la velocità del suono. potenza dell’emettitore, cioè irradiata, relativa all’unità di area della superficie radiante. V. A. Krasilnikov.
Enciclopedia fisica. In 5 volumi. - M.: Enciclopedia sovietica. Redattore capo A. M. Prokhorov. 1988 .
Scopri cos'è "INTENSITÀ DEL SUONO" in altri dizionari:
- valore (assoluto) pari al rapporto tra il flusso di energia sonora dP attraverso una superficie perpendicolare alla direzione di propagazione del suono e l'area dS di tale superficie: L'unità è watt per metro quadrato (W/m2). Per un'onda piana... ...Wikipedia
- (dal latino intensio guadagno di tensione), l'energia media nel tempo che un'onda sonora trasferisce per unità di tempo attraverso un'unità di area di una superficie situata perpendicolare alla direzione di propagazione dell'onda. Intensità del suono... Grande dizionario enciclopedico
- (dal latino intensio tensione, amplificazione), l'energia media nel tempo che un'onda sonora trasferisce nell'unità di tempo attraverso un'unità di area di una superficie posta perpendicolare alla direzione di propagazione dell'onda. Intensità del suono... Dizionario enciclopedico
intensità del suono- La quantità di energia sonora trasportata da un'onda sonora per unità di tempo attraverso una singola area perpendicolare alla direzione di propagazione del suono [Dizionario terminologico per la costruzione in 12 lingue (VNIIIS Gosstroy dell'URSS)] Argomenti ... ... Manuale del traduttore tecnico
- (dal latino intetisio tensione, amplificazione), forza del suono, flusso di energia attraverso un'unica area perpendicolare alla direzione di propagazione di un'onda sonora. Aviazione: Enciclopedia. Mosca: grande enciclopedia russa. Caporedattore G.P. ... ... Enciclopedia della tecnologia
intensità del suono- 3,3 intensità sonora W/m2 intensità istantanea media nel tempo in un campo sonoro stazionario nel tempo Note 1 L'intensità sonora si calcola con la formula (2) dove T è l'intervallo di integrazione, s; 2… … Dizionario-libro di consultazione dei termini della documentazione normativa e tecnica
intensità del suono- la potenza sonora è il rapporto tra la potenza sonora incidente sulla superficie e l'area di questa superficie. È determinato sia dalle ampiezze di tutte le componenti di frequenza sia dal numero di sorgenti che suonano simultaneamente. L'intensità sonora è misurata in W/m2 o... ... Indice russo del dizionario inglese-russo di terminologia musicale
intensità del suono- rus intensità (g) del suono, intensità (g) del rumore eng noise intensità fra intensité (f) du bruit deu Lärmintensität (f) spa intensidad (f) del ruido rus intensità (g) (forza) del suono, volume ( g) del suono eng intensità del suono fra intensité (f)… … La sicurezza e la salute sul lavoro. Traduzione in inglese, francese, tedesco, spagnolo
Intensità sonora, energia mediata nel tempo trasportata da un'onda sonora attraverso un'unità di area perpendicolare alla direzione di propagazione dell'onda per unità di tempo. Per un suono periodico, la media viene eseguita sull'intervallo... ... Grande Enciclopedia Sovietica
- [POTENZA SONORA] la quantità di energia sonora trasportata da un'onda sonora per unità di tempo attraverso una singola area perpendicolare alla direzione di propagazione del suono (bulgaro; bulgaro) intensità del suono (ceco; Čeština)… … Dizionario delle costruzioni
In senso uditivo, distinguono altezza, volume e timbro del suono . Queste caratteristiche della sensazione uditiva sono associate alla frequenza, all'intensità e allo spettro armonico, le caratteristiche oggettive di un'onda sonora. Il compito del sistema di misurazioni del suono è quello di stabilire questa connessione e consentire così, nello studio dell'udito in persone diverse, di confrontare in modo uniforme la valutazione soggettiva della sensazione uditiva con i dati delle misurazioni oggettive.
Pece - una caratteristica soggettiva determinata dalla frequenza del suo tono fondamentale: maggiore è la frequenza, più alto è il suono.
In misura molto minore, l'altezza dipende dall'intensità dell'onda: alla stessa frequenza, un suono più forte viene percepito da uno più basso.
Il timbro di un suono è determinato quasi esclusivamente dalla sua composizione spettrale. Ad esempio, l'orecchio distingue la stessa nota suonata su diversi strumenti musicali. I suoni del parlato che sono uguali nelle frequenze fondamentali in persone diverse differiscono anche nel timbro. Quindi, il timbro è una caratteristica qualitativa della sensazione uditiva, principalmente dovuta allo spettro armonico del suono.
Volume del suono E è il livello della sensazione uditiva al di sopra della sua soglia. Dipende principalmente da intensità suono. Sebbene soggettivo, il volume può essere quantificato confrontando la sensazione uditiva proveniente da due fonti.
Livelli di intensità e livelli di volume del suono. Unità. Legge di Weber-Fechner.
Un'onda sonora crea una sensazione sonora quando l'intensità del suono supera un certo valore minimo, chiamato soglia dell'udito. Un suono la cui intensità è al di sotto della soglia dell'udibilità non viene percepito dall'orecchio: è troppo debole per questo. La soglia uditiva è diversa per le diverse frequenze (Fig. 3). L'orecchio umano è più sensibile alle vibrazioni con frequenze comprese tra 1000 e 3000 Hz; per questa zona la soglia uditiva raggiunge un valore dell'ordine io 0\u003d 10 -12 W / m2. L'orecchio è molto meno sensibile alle frequenze più basse e più alte.
Vibrazioni di intensità molto elevata, dell'ordine di diverse decine di W/m 2 , non vengono più percepite come suono: provocano una sensazione tattile di pressione nell'orecchio, che si trasforma ulteriormente in dolore. Il valore massimo dell'intensità del suono, al di sopra del quale si verifica una sensazione di dolore, è chiamato soglia del tatto o soglia del dolore (Fig. 3). A una frequenza di 1 kHz è pari a I m \u003d 10 W / m 2.
La soglia del dolore è diversa per le diverse frequenze. Tra la soglia di udibilità e la soglia del dolore si trova la regione di udibilità mostrata nella Figura 3.
Riso. 3. Diagramma dell'udibilità.
Il rapporto delle intensità sonore per queste soglie è 10 13 . È conveniente utilizzare una scala logaritmica e confrontare non le quantità stesse, ma i loro logaritmi. Abbiamo una scala dei livelli di intensità del suono. Senso io 0 prendere come livello iniziale della scala qualsiasi altra intensità IO espresso in termini del logaritmo decimale del suo rapporto con io 0 :
Viene misurato il logaritmo del rapporto tra due intensità bianco (B).
Bel (B)- unità della scala dei livelli di intensità sonora, corrispondente a una variazione del livello di intensità di 10 volte. Insieme ai bianchi sono ampiamente utilizzati decibel (dB), in questo caso la formula (6) va scritta così:
|
|||
Riso. 4. L'intensità di alcuni suoni.
La creazione della scala del livello del volume si basa sull'importante legge psicofisica di Weber-Fechner. Se, secondo questa legge, l'irritazione aumenta in modo esponenziale (cioè dello stesso numero di volte), allora la sensazione di questa irritazione aumenterà in progressione aritmetica (cioè della stessa quantità).
incremento elementare dE il volume del suono è direttamente proporzionale al rapporto dell'incremento dI intensità all'intensità stessa IO suono:
Dove Kè un fattore di proporzionalità che dipende dalla frequenza e dall'intensità.
Poi il livello del volume E di un dato suono è determinato integrando l'espressione 8 nell'intervallo da un livello zero io 0 fino ad un dato livello IO intensità.
Così, Legge di Weber-Fechnerè così formulato:
Il livello del volume di un dato suono (a una certa frequenza di vibrazioni sonore) è direttamente proporzionale al logaritmo del rapporto tra la sua intensità I valorizzare io 0 corrispondente alla soglia dell'udito:
La scala comparativa, così come le unità bel e decibel, viene utilizzata anche per caratterizzare i livelli di pressione sonora.
Le unità di misura dei livelli di sonorità hanno gli stessi nomi: bel e decibel, ma per distinguerli dalla scala dei livelli di intensità sonora nella scala del livello di sonorità, i decibel sono chiamati sfondi (F).
Bel: modifica il livello del volume di un tono con una frequenza di 1000 Hz quando il livello di intensità del suono cambia di 10 volte. Per un tono di 1000 Hz, i valori numerici in bel del livello di sonorità e del livello di intensità sono gli stessi.
Se costruisci curve per diversi livelli di volume, ad esempio, in passi ogni 10 phon, ottieni un sistema di grafici (Fig. 1.5), che rende possibile trovare la dipendenza del livello di intensità del suono dalla frequenza a qualsiasi livello di volume.
In generale, il sistema di curve di uguale intensità riflette la relazione tra frequenza, livello di intensità e livello di intensità del suono e consente di trovare il terzo, sconosciuto, tra due noti di questi valori.
Lo studio dell'acuità uditiva, cioè della sensibilità dell'organo uditivo ai suoni di diverse altezze, si chiama audiometria. Solitamente, durante lo studio, i punti della curva della soglia di udibilità si trovano a frequenze al confine tra le ottave. Un'ottava è un intervallo di altezze in cui il rapporto delle frequenze estreme è due. Esistono tre metodi principali di audiometria: lo studio dell'udito tramite parlato, diapason e audiometro.
Viene chiamato il grafico della soglia uditiva rispetto alla frequenza audio audiogramma. La perdita dell'udito viene determinata confrontando l'audiogramma del paziente con una curva normale. Il dispositivo utilizzato in questo caso - un audiometro - è un generatore di suoni con regolazione indipendente e precisa della frequenza e del livello di intensità del suono. L'apparecchio è dotato di telefoni per conduzione aerea e ossea e di un pulsante di segnalazione, con il quale il soggetto rileva la presenza di una sensazione uditiva.
Se il coefficiente K era costante, quindi LIBBRE E E ne conseguirebbe che la scala logaritmica delle intensità sonore corrisponde alla scala dell'intensità sonora. In questo caso, l’intensità del suono, così come l’intensità, verrebbero misurate in bel o decibel. Tuttavia, forte dipendenza K sulla frequenza e sull'intensità del suono non consente di ridurre la misurazione del volume al semplice utilizzo della formula 16.
Si considera condizionatamente che a una frequenza di 1 kHz le scale di volume e intensità del suono coincidono completamente, ad es. k = 1 E
Il volume ad altre frequenze può essere misurato confrontando il suono in prova con un suono da 1 kHz. Per fare ciò, utilizzando un generatore di suoni, crea un suono con una frequenza di 1 kHz. L'intensità di questo suono viene modificata fino a quando non si presenta una sensazione uditiva, simile alla sensazione del volume del suono in studio. L'intensità del suono con una frequenza di 1 kHz in decibel, misurata dal dispositivo, sarà uguale al volume di questo suono in phon.
La curva inferiore corrisponde alle intensità dei suoni udibili più deboli - la soglia di udibilità; per tutte le frequenze E f = 0 f, per intensità sonora di 1 kHz I0 = 10 - 12W/m2(Fig..5.). Da queste curve si può vedere che l'orecchio umano medio è più sensibile alle frequenze comprese tra 2500 e 3000 Hz. La curva superiore corrisponde alla soglia del dolore; per tutte le frequenze E f » 130 F, per 1kHz io = 10 W/m2 .
Ciascuna curva intermedia corrisponde alla stessa sonorità, ma a un'intensità sonora diversa per frequenze diverse. Come notato, solo per la frequenza di 1 kHz, il volume del suono in sottofondo è uguale all'intensità del suono in decibel.
Dalla curva di uguale volume si possono ricavare le intensità che, a certe frequenze, provocano la sensazione di tale volume.
Ad esempio, supponiamo che l'intensità di un suono con una frequenza di 200 Hz sia 80 dB.
Qual è il volume di questo suono? Nella figura troviamo un punto con coordinate: 200 Hz, 80 dB. Si trova su una curva corrispondente ad un livello di volume di 60 F, che è la risposta.
Le energie corrispondenti ai suoni ordinari sono molto piccole.
Per illustrare ciò, si può fornire il seguente curioso esempio.
Se 2.000 persone parlassero ininterrottamente per un’ora e mezza, l’energia delle loro voci sarebbe sufficiente solo a far bollire un bicchiere d’acqua.
Riso. 5. Livelli di volume sonoro per suoni di varia intensità.
> Intensità del suono
Definizione
Compito di apprendimento
Termini
Punti chiave
Definizione
Intensità del suonoè la potenza per unità di superficie trasportata dall'acqua. La potenza rappresenta la velocità con cui l'energia viene trasferita da un'onda.
Compito di apprendimento
Calcolare l'intensità del suono dalla potenza.
- I decibel sono una misura dell'intensità del suono, che rappresenta 1/10 della scala di intensità logaritmica. Calcolato come dB = 10 * log 10 (P1/P2) dove P 1 e P 2 sono le potenze sonore relative.
- Ampiezza: il valore assoluto massimo della variazione di magnitudo.
Punti chiave
Come determinare livello di intensità sonora: significato e termini, decibel e ampiezza, unità di intensità del suono, formula che definisce l'intensità.
Esempio
Utilizza i dati per calcolare l'intensità del suono e il livello di decibel.
Pav w = 331 m/s 2 a 0°C. (Pressione dell'aria a 0°С = 1,29 kg/m3).
Convertiamo il livello di intensità del suono nel livello di decibel:
Panoramica sull'intensità
L'intensità del suono è la potenza per unità di superficie trasportata dall'onda. La potenza rappresenta la velocità con cui viene trasportata un'onda di energia.
Per determinare l'intensità, viene utilizzata la formula I \u003d P / A (P è la potenza, A è l'unità di intensità in W / m 2). Questa è una formula generale per l'intensità, ma puoi guardarla dal punto di vista del suono.
Intensità del suono
Per misurare l'intensità del suono, la formula è adatta (Δp è la variazione di pressione o ampiezza, ρ è la densità del materiale attraverso il quale passa il suono, v w è la velocità del suono osservato). Si può vedere che la variazione di pressione e ampiezza sono proporzionali all'intensità, quindi si può dire che all'aumentare dell'oscillazione aumenta anche l'intensità. L'immagine mostra questa tendenza.
Di seguito sono riportati i grafici delle pressioni di calibrazione in due onde sonore che differiscono in intensità. Una grande intensità è formata da una sorgente con oscillazioni di grande ampiezza, dove sono presenti massimi e minimi di pressione significativi. Si nota che l'indicatore di pressione aumenta con maggiore intensità, quindi è in grado di esercitare sui corpi una forza più significativa
L'unità standard di intensità è considerata W / m 2, ma più spesso vengono utilizzati i decibel. Questi sono i rapporti tra l'ampiezza e il valore di riferimento (0 dB). Formula:
(β è il livello in decibel, I è l'intensità osservata, I 0 è l'intensità di riferimento).
Per ottenere un punto di interruzione sui livelli di intensità, di seguito è riportato un elenco di diverse intensità:
0 dB, I = 1 x 10 -12 - la soglia dell'udito umano.
10 dB, I = 1 x 10 -11 - il fruscio delle foglie.
60 dB, I = 1 x 10 -6 - conversazione normale.
100 dB, I = 1 x 10 -2 - sirena forte.
160 dB, I = 1 x 10 4 - i timpani scoppieranno.
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