Lydintensitet er mengden energi som en lydbølge overfører på 1 sekund gjennom en enhetsareal av mediet. Intensiteten avhenger av frekvensen til bølgen, av det akustiske trykket. Som du kan se, er mange andre konsepter assosiert med intensitet: en lydbølge, dens frekvens, akustisk trykk, flyten av lydenergi. For å forstå hva intensitet er, vil vi bryte ned hvert begrep som er knyttet til det i detalj.
Hvordan lyden vises
Lyd kan komme fra en vibrerende kropp. Den må vibrere raskt nok til å skape en forstyrrelse i mediet og generere en akustisk bølge. Imidlertid er en annen betingelse nødvendig for dens forekomst: mediet må være elastisk. Elastisitet er evnen til å motstå kompresjon eller annen form for deformasjon (hvis vi snakker om faste stoffer). Ja, faste stoffer, væsker, gasser og luft (som en blanding av forskjellige gasser) har elastisitet, men i varierende grad.
Elastisitetsverdibestemt av tetthet. Det er kjent at faste medier (tre, metaller, jordskorpen) leder lyd mye bedre enn flytende. Og hvis vi sammenligner vann og luft, så divergerer lydbølgen verst i det andre mediet.
Elastisiteten til luft og tettere medier skyldes forskjellige årsaker. I væsker og faste stoffer er det krefter av intermolekylær interaksjon. De holder partiklene sammen i et krystallgitter, og det er veldig lett for en lydbølge å forplante seg gjennom nodene.
Luftmolekyler er ikke koblet til hverandre, de er adskilt med store avstander. Partikler forsvinner ikke på grunn av kontinuerlig og uberegnelig bevegelse, samt tyngdekraften. Det har lenge blitt lagt merke til: jo mer sjeldnere luften er (for eksempel i de øvre lagene av atmosfæren), jo mindre er intensiteten, lydstyrken. Det er fullstendig stillhet på månen, ikke fordi det ikke er noe å høre på, men på grunn av mangel på luft.
Hvordan en lydbølge beveger seg gjennom luften
Den største interessen for oss er forplantningen av en lyd (akustisk) bølge i luften. Når kroppen avviker fra utgangsposisjonen, komprimerer den nærliggende luft på den ene siden av seg selv. På den annen side er mediet sjeldne. Tilbake til sin opprinnelige posisjon avviker lydkilden til den andre siden og komprimerer luften der. Dette fortsetter til kroppen slutter å bevege seg.
Hvordan oppfører partikler seg? En oscillerende en er lagt til deres kaotiske bevegelse. I motsetning til den konstante termiske bevegelsen til molekyler, har vibrasjonsbevegelsen én retning. I et luftlagsom er vinkelrett på kroppens avbøyningsretning, begynner partiklene å presse hverandre. De beveger seg med lydkilden i samme retning. Dermed overføres vekslende kompresjon-sjeldne luft fra ett luftlag til et annet. Dette er den akustiske bølgen. Lydintensitet er en verdi som avhenger av hovedkarakteristikkene til bølgen - frekvens og lengde.
Lydfrekvens
Bølgens frekvens avhenger av hvor raskt lydkilden vibrerer. Alle kropper vibrerer med forskjellige frekvenser, men ikke hver frekvens er tilgjengelig for vår oppfatning. Bølgene vi hører kalles lyd. Frekvensen til en akustisk bølge måles i hertz (1 Hz er lik 1 oscillasjon per sekund).
Lag med komprimert og foreldet luft veksler. Bølgelengden er lik avstanden mellom tilstøtende lag der trykket er det samme. Lyd reiser ikke i det uendelige fordi bølgen blir svakere ettersom avstanden øker. Hvor langt den går avhenger av lengden og frekvensen til den akustiske bølgen. Disse mengdene er direkte proporsjonale: høyfrekvente bølger er kortere enn lavfrekvente. Vi snakker om høyfrekvente lyder ettersom høye, lavfrekvente bølger genererer lave lyder.
Nivået på lydintensiteten er direkte avhengig av frekvensen av akustiske vibrasjoner og bølgelengden. Så en myggknirking høres ut med en frekvens på 10 tusen Hz og har en bølgelengde på bare 3,3 cm. Kringingen av en ku er en intens lyd som kan høres fra minst 10 meter. Frekvensen er 30 Hz.
Akustisk trykk
I hvert lagluften som lydbølgen har nådd, endres trykket enten opp eller ned. Mengden som den øker med sammenlignet med atmosfærisk trykk kalles akustisk (lyd) trykk.
Øret vårt er utrolig følsomt. Det er vanskelig å tro, men det skiller mellom en trykkendring på 0,01 milliondels gram per arealenhet. Raslingen skaper svært lite trykk, det er lik 310-5 N/m2. Denne verdien er 31010 ganger mindre enn atmosfærisk trykk. Det viser seg at menneskelig hørsel er mer nøyaktig enn kjemiske skalaer. Fysiologer har studert elastisiteten til trommehinnen og trykket som utøves av den roligste lyden. Etter å ha sammenlignet dataene, kom de til den konklusjon at trommehinnen buler ut til en avstand som er mindre enn størrelsen på et atom.
Lydintensitet og lydtrykk er direkte relatert. Når kroppen vibrerer med lav frekvens, øker det trykket betraktelig – lyden kommer kraftig ut. Intensiteten (styrken) til lyden er proporsjonal med kvadratet på akustisk trykk.
Sonic energiflyt
Lyder med varierende frekvens og intensitet bestemmes av strømmen av lydenergi. Lydbølgen forplanter seg i alle retninger i form av en ball. Jo lenger bølgen går, jo svakere blir den. Energien som den bærer fordeles over et økende område - lyden avtar. Kvadraten av lydenergi er omvendt proporsjonal med kvadratet på avstanden til det vibrerende legemet.
Flyten av lydenergi er mengden kinetisk energi som bærerbølge over et overflateareal per sekund. Dette refererer til overflaten av mediet, for eksempel et luftlag plassert i rette vinkler på retningen til den elastiske bølgen. Energistrømmen måles i watt (W).
Lydkraft
Lydens styrke (intensitet) er en mengde, for å finne den du trenger for å vite hva energiflyten er. Verdien skal deles på overflatearealet vinkelrett på bølgeutbredelsen (i m2).
Lydintensitet angis med bokstaven I. Minimumsverdien for (I0) er 10-12 W/m2. Jo høyere intensitet, desto høyere blir lyden. Avhengigheten av styrken til lyd og lydstyrke ble etablert empirisk. Det har blitt observert at når intensiteten økes med 10 ganger, øker volumet med 10 desibel (db), når med 100 ganger - med 20 dB.
Hørbare og uhørbare lyder
Fysiologi lar en person høre lyder bare innenfor visse grenser. Hvis kroppen vibrerer med en frekvens større enn 16-20 kilohertz (kHz) og mindre enn 16-20 Hz, vil ikke øret vårt kunne oppfatte det.
Lydens frekvens og intensitet er relatert. Høyfrekvente lydbølger overfører svært lite energi. Det er ikke nok å endre det akustiske trykket nok til å få trommehinnen til å vibrere. Slike lyder sies å være utenfor hørselsgrensen.
En bølge med en frekvens på mindre enn 16 tusen Hz kalles ultralyd. De mest kjente skapningene"snakk" med ultralyd, dette er delfiner og flaggermus. Infralyd, selv om vi ikke hører det, kan ved en viss intensitet (190-200 dB) føre til døden, fordi det øker trykket i lungealveolene for mye.
Interessant nok er avhengigheten av lydstyrke og lydintensitet forskjellig ved forskjellige frekvenser. Ved middels frekvenser (ca. 1000 Hz) føler en person endringer i intensitet med bare 0,6 dB. Å begrense frekvensnivåer er en helt annen sak. På dem kan vi knapt skille en endring i lydintensitet med 3 enheter.
Klassifisering av lyder
Lydintensitet måles i W/m2, men desibel brukes til å sammenligne lyder med hverandre og med et minimumsnivå av intensitet.
Lyder er delt inn i:
- veldig svak (0-20 dB);
- svak (21–40 dB);
- moderat (41–60 dB);
- høyt (61–80 dB);
- veldig høyt (81–100 dB);
- døvende (mer enn 100 dB).
Figuren viser eksempler på de vanligste lydene med varierende intensitet.
akseptable priser
Konstant støy eller en som vedvarer lenge kalles bakgrunnsstøy. For en leilighet er 20-30 dB et norm alt nivå av bakgrunnsstøy. Det oppfattes av en person som stillhet. Lyder på 40 dB er også akseptabelt, men et volum på 60 dB er akseptabelt for kontorer og institusjoner. Langvarig eksponering for lyder med et volum på 70 dB fører tilforstyrrelser i sentralnervesystemet. Det er med en slik lydstyrke at gaten "lyder", og på travle veier når støyen 85-90 dB. Lyder på 100 dB reduserer hørselen og kan føre til fullstendig hørselstap.
Lydintensitet er en verdi hvis tillatte verdier er foreskrevet i sanitære regler og forskrifter (SanPiN). Tidsperioden det er tillatt å slå på støyende husholdningsapparater, snakke høyt, foreta reparasjoner osv. bestemmes av loven om sikring av fred og ro. Det tas separat for hvert område. Tidspunktet i hver region kan variere: et sted starter dagtid klokken 7.00 og et sted klokken 9.00. For eksempel, i Moskva-regionen, anses intervallet fra 21:00 til 8:00 på hverdager og fra 22:00 til 10:00 i helgene å være stille om natten. I tillegg er det en stille time fra 13.00 til 15.00.
