La intensitat del so és la quantitat d'energia que una ona sonora transfereix en 1 segon a través d'una unitat d'àrea del medi. La intensitat depèn de la freqüència de l'ona, de la pressió acústica. Com podeu veure, molts altres conceptes estan associats a la intensitat: una ona sonora, la seva freqüència, pressió acústica, el flux d'energia sonora. Per entendre què és la intensitat, desglossarem detalladament cada terme associat.
Com apareix el so
El so pot provenir d'un cos vibrant. Ha de vibrar prou ràpid per crear una pertorbació en el medi i generar una ona acústica. Tanmateix, per a que es produeixi, cal una condició més: el medi ha de ser elàstic. L'elasticitat és la capacitat de resistir la compressió o qualsevol altre tipus de deformació (si parlem de sòlids). Sí, els sòlids, líquids, gasos i aire (com a barreja de diferents gasos) tenen elasticitat, però en diferents graus.
Valor d'elasticitatdeterminat per la densitat. Se sap que els mitjans sòlids (fusta, metalls, escorça terrestre) condueixen el so molt millor que els líquids. I si comparem l'aigua i l'aire, aleshores en el segon mitjà, l'ona sonora divergeix pitjor.
L'elasticitat de l'aire i els mitjans més densos es deu a diferents motius. En líquids i sòlids hi ha forces d'interacció intermolecular. Mantenen les partícules juntes en una xarxa cristal·lina i és molt fàcil que una ona sonora es propagui pels seus nodes.
Les molècules d'aire no estan connectades entre si, estan separades per grans distàncies. Les partícules no es dissipen a causa del moviment continu i erràtic, així com de la gravetat. Fa temps que es nota: com més rarificat és l'aire (per exemple, a les capes superiors de l'atmosfera), menor és la intensitat, la intensitat del so. Hi ha un silenci complet a la lluna, no perquè no hi hagi res a sonar, sinó per la manca d'aire.
Com viatja una ona sonora per l'aire
El més gran interès per a nos altres és la propagació d'una ona sonora (acústica) a l'aire. Quan el cos es desvia de la seva posició inicial, comprimeix l'aire proper en un costat de si mateix. D' altra banda, el mitjà està enrarit. Tornant a la seva posició original, la font sonora es desvia cap a l' altre costat i hi comprimeix l'aire. Això continua fins que el cos deixa de moure's.
Com es comporten les partícules? Al seu moviment caòtic s'afegeix un oscil·latori. En contrast amb el moviment tèrmic constant de les molècules, el moviment vibracional té una direcció. En una capa d'aireque és perpendicular a la direcció de desviació del cos, les partícules comencen a empènyer-se entre elles. Es mouen amb la font sonora en la mateixa direcció. Així, la compressió-rareacció alterna de l'aire es transmet d'una capa d'aire a una altra. Aquesta és l'ona acústica. La intensitat del so és un valor que depèn de les característiques principals de l'ona: freqüència i longitud.
Freqüència del so
La freqüència de l'ona depèn de la rapidesa amb què vibri la font de so. Tots els cossos vibren amb freqüències diferents, però no totes les freqüències estan disponibles per a la nostra percepció. Les ones que sentim s'anomenen so. La freqüència d'una ona acústica es mesura en hertzs (1 Hz equival a 1 oscil·lació per segon).
Alternen capes d'aire comprimit i enrarit. La longitud d'ona és igual a la distància entre capes adjacents en què la pressió és la mateixa. El so no viatja indefinidament perquè l'ona es fa més feble a mesura que augmenta la distància. La distància que recorre depèn de la longitud i la freqüència de l'ona acústica. Aquestes magnituds són directament proporcionals: les ones d' alta freqüència són més curtes que les de baixa freqüència. Parlem de sons d' alta freqüència, ja que les ones d' alta i baixa freqüència generen sons baixos.
El nivell d'intensitat del so depèn directament de la freqüència de les vibracions acústiques i de la longitud d'ona. Així doncs, un grinyol de mosquit sona amb una freqüència de 10 mil Hz i només té una longitud d'ona de 3,3 cm. El mugir d'una vaca és un so intens que es pot escoltar des d'almenys 10 metres. La seva freqüència és de 30 Hz.
Pressió acústica
A cada capal'aire al qual ha arribat l'ona sonora, la pressió canvia cap amunt o cap avall. La quantitat en què augmenta en comparació amb la pressió atmosfèrica s'anomena pressió acústica (acústica).
La nostra oïda és increïblement sensible. És difícil de creure, però distingeix entre un canvi de pressió de 0,01 milionèsima part de gram per unitat d'àrea. El soroll genera molt poca pressió, és igual a 310-5 N/m2. Aquest valor és 31010 vegades menor que la pressió atmosfèrica. Resulta que l'oïda humana és més precisa que les escales químiques. Els fisiòlegs han estudiat l'elasticitat de la membrana timpànica i la pressió que exerceix el so més silenciós. Després de comparar les dades, van arribar a la conclusió que la membrana timpànica augmenta fins a una distància inferior a la mida d'un àtom.
La intensitat del so i la pressió sonora estan directament relacionades. Quan el cos vibra a baixa freqüència, augmenta significativament la pressió: el so surt fort. La intensitat (intensitat) del so és proporcional al quadrat de la pressió acústica.
Flux d'energia sonora
Els sons de freqüència i intensitat variables estan determinats pel flux d'energia sonora. L'ona sonora es propaga en totes direccions en forma de bola. Com més avança l'ona, més feble es torna. L'energia que transporta es distribueix en una àrea creixent: el so disminueix. El quadrat de l'energia sonora és inversament proporcional al quadrat de la distància al cos que vibra.
El flux d'energia sonora és la quantitat d'energia cinètica que transportaona a través d'una superfície per segon. Es refereix a la superfície del medi, per exemple, una capa d'aire situada en angle recte amb la direcció de l'ona elàstica. El flux d'energia es mesura en watts (W).
Poder del so
La força (intensitat) del so és una quantitat, per trobar-la cal saber quin és el flux d'energia. El seu valor s'ha de dividir per la superfície perpendicular a la propagació de l'ona (en m2).
La intensitat del so s'indica amb la lletra I. El valor mínim de (I0) és 10-12 W/m2. Com més gran sigui la intensitat, més fort apareixerà el so. La dependència de la força del so i la sonoritat es va establir empíricament. S'ha observat que quan la intensitat augmenta 10 vegades, el volum augmenta 10 decibels (db), quan 100 vegades - 20 dB.
Sons audibles i inaudibles
La fisiologia permet que una persona escolti sons només dins de determinats límits. Si el cos vibra a una freqüència superior a 16-20 kilohertz (kHz) i inferior a 16-20 Hz, la nostra oïda no la podrà percebre.
La freqüència i la intensitat del so estan relacionades. Les ones sonores d' alta freqüència transmeten molt poca energia. No n'hi ha prou amb canviar prou la pressió acústica per fer vibrar el nostre timpà. Es diu que aquests sons estan més enllà del llindar de l'audició.
Una ona amb una freqüència inferior a 16 mil Hz s'anomena ultrasons. Les criatures més famoses"parlar" amb ultrasons, aquests són dofins i ratpenats. L'infrasò, encara que no l'escoltem, a una certa intensitat (190-200 dB) pot provocar la mort, perquè augmenta massa la pressió als alvèols pulmonars.
Curiosament, a diferents freqüències, la dependència del volum i la intensitat del so és diferent. A freqüències mitjanes (uns 1000 Hz), una persona sent canvis d'intensitat només de 0,6 dB. Limitar els nivells de freqüència és una qüestió completament diferent. En ells, amb prou feines podem distingir un canvi en la intensitat del so en 3 unitats.
Classificació dels sons
La intensitat del so es mesura en W/m2, però, els decibels s'utilitzen per comparar els sons entre ells i amb un nivell mínim d'intensitat.
Els sons es divideixen en:
- molt feble (0-20 dB);
- feble (21-40 dB);
- moderat (41-60 dB);
- fort (61-80 dB);
- molt fort (81-100 dB);
- ensordidor (més de 100 dB).
La figura mostra exemples dels sons més comuns d'intensitat variable.
Preus acceptables
El soroll constant o que persisteix durant molt de temps s'anomena soroll de fons. Per a un apartament, 20-30 dB és un nivell normal de soroll de fons. És percebut per una persona com un silenci. Els sons de 40 dB també són acceptables, però un volum de 60 dB és acceptable per a oficines i institucions. L'exposició prolongada a sons amb un volum de 70 dB condueix atrastorns del sistema nerviós central. És amb tanta sonoritat que el carrer "sona" i a les avingudes concorregudes el soroll arriba als 85-90 dB. Els sons de 100 dB redueixen l'audició i poden provocar una pèrdua total de l'audició.
La intensitat del so és un valor els valors permesos del qual es prescriuen a les normes i normatives sanitàries (SanPiN). El període de temps durant el qual es permet encendre els electrodomèstics sorollosos, parlar en veu alta, fer reparacions, etc., està determinat per la Llei de pau i tranquil·litat. Es pren per separat per a cada àrea. L'hora de cada regió pot variar: en algun lloc l'horari diürn comença a les 7:00 del matí i en algun lloc a les 9:00. Per exemple, a la regió de Moscou, l'interval de 21:00 a 8:00 entre setmana i de 22:00 a 10:00 els caps de setmana es considera tranquil a la nit. A més, hi ha una hora tranquil·la de 13:00 a 15:00.
