Интенсивность звука, факторы, влияющие на интенсивность звука и применение ультразвуковых волн

Интенсивность звука уменьшается в четыре раза при увеличении расстояния между ухом и источником звука вдвое, поскольку интенсивность звука обратно пропорциональна квадрату расстояния между ухом и источником звука . Звук фортепиано отличается от звука скрипки, даже если он имеет одинаковую интенсивность и высоту, из-за разницы в гармонических тонах, которые связывают основной тон каждого из них.

Интенсивность звука (I)

Интенсивность звука — это свойство, по которому уши могут различать (различать) сильные и слабые звуки. Единица измерения силы звука — ватт / м². Примеры: шепот описывается как слабый звук, а крик — как сильный звук. Так что шепот имеет меньшую интенсивность, чем крик.

Интенсивность звука в определенной точке измеряется количеством звуковой энергии, падающей перпендикулярно за одну секунду на единицу площади в этой точке: дает слабый звук).

Из-за широкого диапазона интенсивности звука, слышимого людьми, и разницы в чувствительности к интенсивности звука от одного человека к другому, ученые согласились выражать уровень интенсивности звука или интенсивности шума с помощью шкалы децибел. Единица измерения уровня интенсивности звука (интенсивности шума) — «децибел».

Факторы, влияющие на интенсивность звука

1. Расстояние между ухом и источником звука .
2. Амплитуда вибрации источника звука .
3. Площадь вибрирующей поверхности
4. Плотность среды, в которой распространяется (распространяется) звук.
5. Ветра направление.

1. Расстояние между ухом и источником звука.

Если вы стоите перед своим одноклассником, который издает звук, вы постепенно отдаляетесь от него. Вы замечаете, что интенсивность звука постепенно снижается по мере удаления от источника звука. Это связано с тем, что интенсивность звука (I) в точке обратно пропорциональна квадрату расстояния (d²) между этой точкой и источником звука, и это известно как «Закон обратных квадратов звука».

Закон обратных квадратов звука : интенсивность звука в точке обратно пропорциональна квадрату расстояния между этой точкой и источником звука. Интенсивность звука ∝ 1 / квадрат расстояния. I ∝ 1 / д².

Когда расстояние между источником звука и ухом увеличивается вдвое, интенсивность звука уменьшается до четверти. Расстояние между источником звука и ухом уменьшается вдвое. Интенсивность звука увеличивается в четыре раза.

Интенсивность звука увеличивается в четыре раза, когда расстояние между источником звука и ухом уменьшается до его половины или когда на лекционных занятиях предпочитают сидеть в первых рядах больше, чем в задних. потому что звук обратно пропорционален квадрату расстояния между ухом и источником звука .

2. Амплитуда вибрации источника звука.

Правой рукой закрепите один конец линейки на краю стола. Другой конец линейки потяните вниз, затем оставьте его свободным. Обратите внимание на звук, производимый вибрацией линейки. С течением времени интенсивность звука уменьшается. Амплитуда линейки постепенно уменьшается с течением времени.

Интенсивность звука постепенно уменьшается за счет уменьшения амплитуды вибрации, поскольку интенсивность звука прямо пропорциональна квадрату амплитуды вибрации источника звука. Интенсивность звука ∝ квадрат амплитуды. При увеличении амплитуды в 2 раза интенсивность звука увеличивается в 4 раза.

3. Площадь вибрирующей поверхности.

Держите в руке мобильный телефон, который настроен на режим вибрации, затем позвоните по нему с другого мобильного телефона. Положите телефон в пустой ящик, который открывается с одной стороны и работает как резонансный ящик. Сравните интенсивность звука, производимого в каждом конкретном случае. Звук производится из телефона , который находится на резонансном поле сильнее , чем полученные от телефона , который проводится.

Резонансная коробка увеличивает площадь вибрирующей поверхности. Интенсивность звука увеличивается за счет увеличения площади вибрирующей поверхности, когда источник звука касается резонансного тела (коробки).

В струнных музыкальных инструментах, таких как гитара и скрипка, мы замечаем, что струны закреплены над пустым деревянным ящиком (резонансным ящиком) для увеличения интенсивности звука. Интенсивность звука увеличивается, когда источник звука касается резонансной коробки, из-за увеличения площади вибрирующей поверхности.

4. Средняя плотность

Позвоните в будильник, затем наденьте его на воздушный вакуумный насос и накройте стеклянной банкой. Звук слышен отчетливо. Постепенно откачивайте (откачивайте) воздух из сосуда (вытягивая рычаг вакуумного насоса наружу). Интенсивность звука постепенно уменьшается до полной остановки по мере того, как воздух выкачивается из банки.

Плотность воздуха уменьшается, когда вы вытягиваете воздушный вакуумный насос наружу, поэтому интенсивность звука уменьшается. Интенсивность звука уменьшается за счет уменьшения плотности среды и наоборот. Интенсивность звука прямо пропорциональна плотности среды, в которой распространяется звук.

Интенсивность звука в случае присутствия газообразного диоксида углерода в качестве среды выше, чем в случае воздуха, поскольку плотность газообразного диоксида углерода больше, чем у воздуха, поскольку интенсивность звука прямо пропорциональна плотности среды. Интенсивность звука при выстреле на вершине горы меньше, чем у ее подножия (внизу), потому что плотность воздуха на высоких участках меньше, чем у земли.

5. Направление ветра.

Интенсивность звука увеличивается, когда направление распространения звуковых волн совпадает с направлением ветра . Интенсивность звука уменьшается, когда направление распространения звуковых волн находится в направлении, противоположном направлению ветра .

Качество звука (Тип)

Качество звука (Тип) — это свойство, с помощью которого человеческое ухо может различать (различать) разные звуки в соответствии с природой источника, даже если они равны по интенсивности и высоте.

Как человеческие уши могут различать звуки из разных источников (например, камертона, скрипки и фортепиано):

Тон, производимый вибрирующим камертоном, представляет собой чистый простой тон, известный как основной (базовый) тон. Тон, производимый скрипкой или фортепиано, даже если они равны по высоте и интенсивности, они являются сложными тонами.

Эти сложные тона состоят из основного тона, связанного с другими тонами более высокого тона и меньшей интенсивности, известного как «гармонические тона». Эти тона гармоники различаются от одного источника звука к другому в зависимости от природы источника звука .

Гармонические тона — это тона, которые сопровождают основной (основной) тон, но они выше по высоте и ниже по интенсивности и отличаются от одного инструмента к другому. Человеческие уши различают звуки из разных источников, даже если они равны по интенсивности и высоте, из-за разницы в гармонических тонах, которые связывают основной тон, производимый источником звука .

Сравнение звуковых волн по их частотам

На человеческие уши воздействуют звуки в диапазоне частот от 20 Гц до 20 кГц. В зависимости от частот звуков, которые распознает человеческое ухо, звуковые волны классифицируются в следующем порядке:

Звуковые волны

1. Инфразвуковые волны — это звуковые волны с частотами ниже 20 Гц. Например, волны сопровождают шторм, предшествующий дождю, и человеческое ухо не может их услышать.
2. Звуковые волны — это звуковые волны с частотами от 20 Гц до 20 кГц (20000 Гц). Например, волны, которые человеческое ухо может различать и слышать.
3. Ультразвуковые волны — это звуковые волны с частотами выше 20 кГц (20000 Гц). Например, некоторые животные, такие как летучие мыши, собаки и дельфины, могут слышать ультразвуковые волны, а человеческое ухо их не слышит.

Некоторые звуковые волны нельзя услышать, потому что частоты этих волн ниже 20 Гц или выше 20 кГц, поэтому человеческие уши не могут их слышать.

Диапазон слышимых звуков некоторыми живыми организмами

Собаки могут слышать все звуки, издаваемые человеком, потому что диапазон звуков, производимых человеком, находится в пределах диапазона звуков, слышимых собаками. Человек не может слышать звуки, издаваемые дельфином или летучей мышью, потому что дельфин или летучая мышь излучают ультразвуковые волны , а человеческие уши не могут слышать звуки с частотами более 20 килогерц.

Когда эфиопские куры, живущие в Африке, внезапно покидают свой дом, это указывает на то, что на следующий день выпадал дождь. Это объясняется их высокой чувствительностью к инфразвуковым волнам, связанным с изменениями погоды, предшествующими выпадению осадков. С другой стороны, некоторые морские существа, такие как креветки а киты излучают ультразвуковые волны как звуковые выстрелы, чтобы убить рыбу, которой они питаются.

Применение ультразвуковых волн

Ультразвуковые волны используются в нескольких медицинских , промышленных и военных областях, таких как

1. Медицина: Разрушение камней в почках и мочеточнике без хирургического вмешательства (операций), Диагностика мужских опухолей предстательной железы и их влияния на мочевой пузырь, а также обнаружение злокачественных опухолей.
2. Промышленность: стерилизация продуктов питания, воды и молока ультразвуковыми волнами характеризуется высокой способностью убивать некоторые виды бактерий и останавливать действие некоторых вирусов.
3. Военные: Обнаружение мин.

Когда ультразвуковые волны сталкиваются с наземной миной, она вибрирует, и из-за этой вибрации он производит волны, которые проходят через поверхность Земли, чтобы их можно было обнаружить с помощью специального лазерного устройства.