Płetwal błękitny, największe żyjące zwierzę, wydaje dźwięk znacznie głośniejszy niż odgłos wystrzeliwanej rakiety. Takiej głośności człowiek nie może znieść. Jest nawet broń dźwiękowa. Jego głośność jest tylko nieznacznie głośniejsza niż głos wieloryba.
Co decyduje o głośności dźwięku? Dlaczego intensywne i niskie dźwięki mogą ranić, a nawet być śmiertelne, a wysokie nie? Dlaczego niskie dźwięki słychać z większej odległości niż wysokie? Artykuł odpowie na te pytania.
Co decyduje o głośności dźwięku
Ta wartość zależy od częstotliwości i długości fali dźwięku, ciśnienia akustycznego i energii strumienia dźwiękowego. Ale najpierw najważniejsze.
Co decyduje o głośności dźwięku? Fizycy od dawna wiedzą, że głośność zależy od charakterystyki fali. Im szybciej wibruje źródło dźwięku, tym wyżejczęstotliwość fali i krótsza jej długość. Dźwięki o wysokiej częstotliwości nazywamy cichymi, odbieramy je jako subtelne. Słyszymy tylko z niewielkiej odległości ze względu na małą długość fali. Dźwięki o niskiej częstotliwości są uważane za szorstkie, odbierane jako głośne i mogą być słyszane z daleka.
Ciśnienie akustyczne i przepływ dźwięku
Co decyduje o głośności dźwięku? Oprócz charakterystyki fali, od ciśnienia akustycznego. To ciśnienie jest większe niż ciśnienie atmosferyczne, generuje wibrujące ciało. Jeśli źródło dźwięku porusza się z dużą amplitudą i niską częstotliwością, ciśnienie znacznie wzrasta.
Nacisk wytwarza energię strumienia dźwięku. Wartość ta jest mierzona w W / m2 i pokazuje, ile energii kinetycznej przechodzi przez powierzchnię w ciągu 1 sekundy. Im wyższe ciśnienie, tym intensywniejszy przepływ.
Głośność i energia dźwięku
Na pytanie, od czego zależy głośność dźwięku, fizyka daje odpowiedź: od przepływu energii dźwięku. Załóżmy, że energia wzrosła 10 razy - objętość wzrośnie o jeden bel (1 b). Bel jest jednostką głośności, jednak dla wygody i dokładności pomiarów zdecydowano się na użycie decybeli (1 dB=0,1 b).
Oznacz początkową energię dźwięku jako E0. Jeśli wzrośnie 10 razy i wyniesie 10 E0, wtedy głośność wzrośnie o 10 dB, jeśli 100 razy - o 20 dB itd. Wahania energii dźwięku, które ludzkie ucho może odbierać, mają swoje granice. Ich zasięg zmienia się w 10biliony razy, zmiana głośności - 130 dB. Minimalny poziom energii akustycznej E0=10-12 W/m2. Nie każdy może usłyszeć tak słaby dźwięk, ale tylko osoba z bardzo rozwiniętym słuchem. To z wartością E0 wszystkie dźwięki są porównywane, aby scharakteryzować je jako ciche lub głośne.
Dla jasności, podajmy przykłady najczęściej występujących dźwięków, porównajmy ich głośność i energię strumienia dźwiękowego. Przyjmuje się, że dźwięki są odbierane przez osobę z odległości kilku metrów.
| Rodzaj dźwięku | Głośność (db) | Energia dźwięku (W/m2) |
| szelest liści | 10 | 10-11 |
| odliczanie zegara | 20 | 10-10 |
| spokojna rozmowa | 40 | 10-8 |
| głośna rozmowa | 70 | 10-5 |
| głośna ulica | 90 | 10-3 |
| metro | 100 | 10-2 |
Niesłyszalne dźwięki i próg bólu
Co decyduje o głośności dźwięku? Oprócz wszystkiego, co już zostało przemyślane, od progu rozprawy. Dźwięk może być dowolnie głośny (dla innych żywych istot lub specjalnych urządzeń), ale jeśli jego częstotliwość jest mniejsza niż 16-20 Hz (infradźwięki) i większa niż 16-20 kHz (ultradźwięki), to nie będziemy go odbierać.
Chociaż nie słyszymy infradźwięków i ultradźwięków,wpływają na osobę na różne sposoby. Infradźwięki o głośności 75 dB są szkodliwe dla zdrowia, 120 dB to próg bólu człowieka, a dźwięk 180 dB prowadzi do śmierci. Efekt ten tłumaczy się tym, że niskie częstotliwości infradźwięków zbyt mocno zwiększają ciśnienie. Ultradźwięki nie są niebezpieczne, znajdują szerokie zastosowanie w medycynie, różnych gałęziach przemysłu, budownictwie.
