ความเข้มของเสียงคือปริมาณพลังงานที่คลื่นเสียงถ่ายโอนใน 1 วินาทีผ่านพื้นที่หนึ่งหน่วยของตัวกลาง ความเข้มขึ้นอยู่กับความถี่ของคลื่น กับความดันเสียง ดังที่คุณเห็น แนวคิดอื่นๆ มากมายเกี่ยวข้องกับความเข้ม: คลื่นเสียง ความถี่ ความดันเสียง การไหลของพลังงานเสียง เพื่อให้เข้าใจถึงความรุนแรง เราจะแจกแจงคำศัพท์ที่เกี่ยวข้องโดยละเอียดในแต่ละคำ
เสียงที่ปรากฏ
เสียงอาจมาจากตัวสั่น ต้องสั่นสะเทือนเร็วพอที่จะทำให้เกิดการรบกวนในตัวกลางและสร้างคลื่นเสียง อย่างไรก็ตาม สำหรับการเกิดขึ้น จำเป็นต้องมีอีกหนึ่งเงื่อนไข: สื่อต้องยืดหยุ่น ความยืดหยุ่นคือความสามารถในการต้านทานแรงอัดหรือการเสียรูปอื่นๆ (ถ้าเราพูดถึงของแข็ง) ใช่ ของแข็ง ของเหลว ก๊าซ และอากาศ (เนื่องจากเป็นส่วนผสมของก๊าซต่างชนิดกัน) มีความยืดหยุ่น แต่มีระดับแตกต่างกันไป
ค่าความยืดหยุ่นกำหนดโดยความหนาแน่น เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าสื่อที่เป็นของแข็ง (ไม้ โลหะ เปลือกโลก) ให้เสียงได้ดีกว่าของเหลวมาก และถ้าเราเปรียบเทียบน้ำกับอากาศ แล้วในสื่อที่สอง คลื่นเสียงจะแตกต่างกันมากที่สุด
ความยืดหยุ่นของอากาศและตัวกลางที่มีความหนาแน่นมากกว่านั้นเกิดจากหลายสาเหตุ ในของเหลวและของแข็งมีแรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุล พวกมันจับอนุภาคเข้าด้วยกันเป็นตาข่ายคริสตัล และมันง่ายมากสำหรับคลื่นเสียงที่จะแพร่กระจายผ่านโหนด
โมเลกุลของอากาศไม่ได้เชื่อมต่อกัน แต่ถูกแยกออกจากกันด้วยระยะห่างที่มาก อนุภาคไม่กระจายเนื่องจากการเคลื่อนไหวต่อเนื่องและเอาแน่เอานอนไม่ได้ เช่นเดียวกับแรงโน้มถ่วง เป็นที่สังเกตมานานแล้ว: ยิ่งอากาศหายากขึ้น (เช่น ในชั้นบรรยากาศชั้นบน) ความเข้มของเสียงก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น บนดวงจันทร์เงียบสนิท ไม่ใช่เพราะไม่มีเสียง แต่เพราะขาดอากาศ
คลื่นเสียงเคลื่อนที่ไปในอากาศอย่างไร
สิ่งที่เราสนใจมากที่สุดคือการแพร่กระจายของคลื่นเสียง (อะคูสติก) ในอากาศ เมื่อร่างกายเบี่ยงเบนไปจากตำแหน่งเริ่มต้น มันจะบีบอัดอากาศที่อยู่ใกล้เคียงด้านใดด้านหนึ่งของตัวมันเอง ในทางกลับกัน สื่อจะถูกทำให้หายากขึ้น เมื่อกลับสู่ตำแหน่งเดิม แหล่งกำเนิดเสียงจะเบี่ยงเบนไปอีกด้านหนึ่งและอัดอากาศที่นั่น สิ่งนี้จะดำเนินต่อไปจนกว่าร่างกายจะหยุดเคลื่อนไหว
อนุภาคมีพฤติกรรมอย่างไร? ออสซิลเลเตอร์ถูกเพิ่มเข้าไปในการเคลื่อนไหวที่วุ่นวาย ตรงกันข้ามกับการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนคงที่ของโมเลกุล การเคลื่อนที่แบบสั่นมีทิศทางเดียว ในชั้นอากาศซึ่งตั้งฉากกับทิศทางการโก่งตัวของร่างกายอนุภาคเริ่มผลักกัน พวกมันเคลื่อนที่ไปตามแหล่งกำเนิดเสียงในทิศทางเดียวกัน ดังนั้นการสลับการอัด - การเกิดปฏิกิริยาสะท้อนกลับของอากาศจึงถูกส่งจากชั้นหนึ่งไปยังอีกชั้นหนึ่ง นี่คือคลื่นเสียง ความเข้มของเสียงเป็นค่าที่ขึ้นอยู่กับลักษณะสำคัญของคลื่น - ความถี่และความยาว
ความถี่เสียง
ความถี่ของคลื่นขึ้นอยู่กับว่าแหล่งเสียงสั่นเร็วแค่ไหน ร่างกายทั้งหมดสั่นสะเทือนด้วยความถี่ที่แตกต่างกัน แต่ไม่ใช่ทุกความถี่ที่เรารับรู้ คลื่นที่เราได้ยินเรียกว่าเสียง ความถี่ของคลื่นเสียงวัดเป็นเฮิรตซ์ (1 Hz เท่ากับ 1 การแกว่งต่อวินาที)
ชั้นของอากาศอัดและอากาศเย็นสลับกัน ความยาวคลื่นเท่ากับระยะห่างระหว่างชั้นที่อยู่ติดกันซึ่งมีความดันเท่ากัน เสียงไม่เดินทางอย่างไม่มีกำหนด เพราะคลื่นจะอ่อนลงเมื่อระยะทางเพิ่มขึ้น ระยะการเดินทางขึ้นอยู่กับความยาวและความถี่ของคลื่นเสียง ปริมาณเหล่านี้เป็นสัดส่วนโดยตรง: คลื่นความถี่สูงจะสั้นกว่าคลื่นความถี่ต่ำ เราพูดถึงเสียงความถี่สูงว่าคลื่นความถี่สูงและต่ำจะสร้างเสียงที่ต่ำ
ระดับความเข้มของเสียงขึ้นอยู่กับความถี่ของการสั่นสะเทือนของเสียงและความยาวคลื่นโดยตรง ยุงส่งเสียงร้องด้วยความถี่ 10,000 เฮิรตซ์ และมีความยาวคลื่นเพียง 3.3 ซม. ฝูงวัวจึงเป็นเสียงที่หนักแน่นซึ่งได้ยินจากระยะไม่ต่ำกว่า 10 เมตร ความถี่ 30 Hz.
ดันอะคูสติก
ในทุกชั้นอากาศที่คลื่นเสียงไปถึงความดันจะเปลี่ยนขึ้นหรือลง ปริมาณที่เพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับความดันบรรยากาศเรียกว่าความดันเสียง (เสียง)
หูของเราไวอย่างน่าอัศจรรย์ เป็นเรื่องยากที่จะเชื่อ แต่ความแตกต่างระหว่างการเปลี่ยนแปลงความดัน 0.01 ล้านกรัมต่อหน่วยพื้นที่ เสียงกรอบแกรบสร้างแรงกดดันน้อยมาก เท่ากับ 310-5 N/m2 ค่านี้คือ 31010 น้อยกว่าความกดอากาศ ปรากฎว่าการได้ยินของมนุษย์นั้นแม่นยำกว่าเครื่องชั่งทางเคมี นักสรีรวิทยาได้ศึกษาความยืดหยุ่นของแก้วหูและความดันที่เกิดจากเสียงที่เงียบที่สุด หลังจากเปรียบเทียบข้อมูลแล้ว ก็สรุปได้ว่าแก้วหูยื่นออกมาเป็นระยะทางที่น้อยกว่าขนาดของอะตอม
ความดังของเสียงและความดันเสียงสัมพันธ์กันโดยตรง เมื่อร่างกายสั่นสะเทือนที่ความถี่ต่ำจะเพิ่มแรงกดอย่างมาก - เสียงออกมาอย่างแรง ความเข้ม (ความแรง) ของเสียงเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของแรงดันเสียง
โซนิคพลังงานโฟลว์
เสียงที่มีความถี่และความเข้มต่างกันจะถูกกำหนดโดยการไหลของพลังงานเสียง คลื่นเสียงแพร่กระจายในทุกทิศทางในรูปของลูกบอล ยิ่งคลื่นเดินทางมากเท่าไหร่ คลื่นก็จะยิ่งอ่อนลงเท่านั้น พลังงานที่ส่งผ่านจะถูกกระจายไปทั่วบริเวณที่เพิ่มขึ้น - เสียงก็ลดลง กำลังสองของพลังงานเสียงจะแปรผกผันกับกำลังสองของระยะห่างถึงตัวสั่น
การไหลของพลังงานเสียงคือปริมาณพลังงานจลน์ที่นำพาคลื่นข้ามพื้นที่ผิวต่อวินาที หมายถึงพื้นผิวของตัวกลาง เช่น ชั้นของอากาศที่ทำมุมฉากกับทิศทางของคลื่นยืดหยุ่น การไหลของพลังงานมีหน่วยเป็นวัตต์ (W).
พลังเสียง
ความแรง (ความเข้ม) ของเสียงเป็นปริมาณ ต้องหาอะไรมาเทียบให้รู้ว่าพลังงานไหลเป็นอย่างไร ค่าของมันควรหารด้วยพื้นที่ผิวในแนวตั้งฉากกับการแผ่ขยายของคลื่น (เป็น m2)
ความเข้มของเสียงแสดงด้วยตัวอักษร I ค่าต่ำสุดของ (I0) คือ 10-12 W/m2. ยิ่งความเข้มสูง เสียงก็จะยิ่งดังขึ้น การพึ่งพาความแรงของเสียงและความดังได้รับการพิสูจน์แล้ว สังเกตว่าเมื่อความเข้มเพิ่มขึ้น 10 เท่า ระดับเสียงจะเพิ่มขึ้น 10 เดซิเบล (db) เมื่อ 100 เท่า - 20 เดซิเบล
เสียงและไม่ได้ยิน
สรีรวิทยาอนุญาตให้บุคคลได้ยินเสียงภายในขอบเขตที่กำหนดเท่านั้น หากร่างกายสั่นที่ความถี่มากกว่า 16-20 กิโลเฮิรตซ์ (kHz) และน้อยกว่า 16-20 เฮิรตซ์ หูของเราก็จะมองไม่เห็น
ความถี่และความเข้มของเสียงสัมพันธ์กัน คลื่นเสียงความถี่สูงส่งพลังงานน้อยมาก การเปลี่ยนความดันเสียงไม่เพียงพอจะทำให้แก้วหูสั่นได้ กล่าวกันว่าเสียงดังกล่าวเกินขอบเขตของการได้ยิน
คลื่นที่มีความถี่น้อยกว่า 16,000 เฮิรตซ์เรียกว่าอัลตราซาวนด์ สิ่งมีชีวิตที่มีชื่อเสียงที่สุด“พูด” ด้วยอัลตราซาวนด์เหล่านี้คือปลาโลมาและค้างคาว อินฟราซาวน์ แม้ว่าเราจะไม่ได้ยิน แต่ที่ระดับความเข้มข้นหนึ่ง (190-200 เดซิเบล) อาจทำให้เสียชีวิตได้ เพราะมันจะเพิ่มแรงกดดันในถุงลมปอดมากเกินไป
น่าสนใจที่ความถี่ต่างกัน ความดังและความเข้มของเสียงก็ต่างกัน ที่ความถี่ปานกลาง (ประมาณ 1,000 Hz) บุคคลจะรู้สึกถึงการเปลี่ยนแปลงของความเข้มเพียง 0.6 dB การจำกัดระดับความถี่นั้นแตกต่างอย่างสิ้นเชิง สำหรับพวกเขา เราแทบจะไม่สามารถแยกแยะการเปลี่ยนแปลงของความเข้มของเสียงได้ 3 หน่วย
การจำแนกเสียง
ความเข้มของเสียงวัดเป็น W/m2 อย่างไรก็ตาม เดซิเบลถูกใช้เพื่อเปรียบเทียบเสียงระหว่างกันและระดับความเข้มต่ำสุด
เสียงแบ่งออกเป็น:
- อ่อนมาก (0-20 dB);
- อ่อน (21-40 dB);
- ปานกลาง (41-60 dB);
- ดัง (61-80 dB);
- ดังมาก (81-100 dB);
- หูหนวก (มากกว่า 100 เดซิเบล).
ภาพแสดงตัวอย่างเสียงที่พบบ่อยที่สุดที่มีความเข้มต่างกัน
ราคาที่รับได้
เสียงคงที่หรือเสียงที่คงอยู่เป็นเวลานานเรียกว่าเสียงพื้นหลัง สำหรับอพาร์ตเมนต์ 20-30 dB เป็นระดับเสียงปกติ บุคคลถูกมองว่าเป็นความเงียบ ระดับเสียง 40 เดซิเบลก็ยอมรับได้เช่นกัน แต่ระดับเสียง 60 เดซิเบลก็ยอมรับได้สำหรับสำนักงานและสถาบันต่างๆ การเปิดรับเสียงเป็นเวลานานด้วยระดับเสียง 70 dB นำไปสู่ความผิดปกติของระบบประสาทส่วนกลาง มันดังมากจนถนน "ดัง" และบนถนนที่พลุกพล่านเสียงถึง 85-90 dB เสียง 100 dB ลดการได้ยินและอาจทำให้สูญเสียการได้ยินอย่างสมบูรณ์
ความเข้มของเสียงคือค่าที่มีการกำหนดค่าที่อนุญาตไว้ในกฎและข้อบังคับด้านสุขอนามัย (SanPiN) ระยะเวลาที่อนุญาตให้เปิดเครื่องใช้ในครัวเรือนที่มีเสียงดัง พูดเสียงดัง ทำการซ่อมแซม ฯลฯ กำหนดโดยกฎหมายว่าด้วยการประกันความสงบและความเงียบ มันถูกถ่ายแยกกันสำหรับแต่ละพื้นที่ เวลาในแต่ละภูมิภาคอาจแตกต่างกัน: เวลากลางวันเริ่มต้นที่ 7:00 น. และบางแห่งเวลา 9:00 น. ตัวอย่างเช่น ในภูมิภาคมอสโก ช่วงเวลาตั้งแต่ 21:00 น. ถึง 8:00 น. ในวันธรรมดาและตั้งแต่ 22:00 น. ถึง 10:00 น. ในวันหยุดสุดสัปดาห์ถือว่าเงียบสงบในเวลากลางคืน นอกจากนี้ยังมีชั่วโมงที่เงียบสงบตั้งแต่ 13:00 น. ถึง 15:00 น.
