Zilais valis, lielākais dzīvais dzīvnieks, rada skaņu, kas ir daudz skaļāka par palaišanas raķetes troksni. Tādu skaļumu cilvēks nevar izturēt. Ir pat trokšņu ierocis. Tā skaļums ir tikai nedaudz skaļāks par vaļa balsi.
Kas nosaka skaņas skaļumu? Kāpēc intensīvas un zemas skaņas var sāpināt un pat būt nāvējošas, bet augstas nevar? Kāpēc zemas skaņas tiek dzirdamas lielākā attālumā nekā augstas? Rakstā būs atbildes uz šiem jautājumiem.
Kas nosaka skaņas skaļumu
Šī vērtība ir atkarīga no skaņas frekvences un viļņa garuma, no skaņas straumes akustiskā spiediena un enerģijas. Bet vispirms vispirms.
Kas nosaka skaņas skaļumu? Fizika jau sen zina, ka skaļumu nosaka viļņa īpašības. Jo ātrāk skaņas avots vibrē, jo augstākviļņa frekvence un īsāks tā garums. Augstfrekvences skaņas mēs saucam par klusām, uztveram tās kā smalkas. Mazā viļņa garuma dēļ mēs varam dzirdēt tikai nelielā attālumā. Zemas frekvences skaņas tiek uzskatītas par rupjām, tiek uztvertas kā skaļas, un tās var dzirdēt no tālienes.
Akustiskais spiediens un skaņas plūsma
Kas nosaka skaņas skaļumu? Papildus viļņa īpašībām no akustiskā spiediena. Šis spiediens ir lielāks par atmosfēras spiedienu, tas rada vibrējošu ķermeni. Ja skaņas avots pārvietojas ar lielu amplitūdu un zemu frekvenci, spiediens ievērojami palielinās.
Spiediens rada skaņas straumes enerģiju. Šo vērtību mēra W / m2 un parāda, cik daudz kinētiskās enerģijas iziet caur virsmu 1 sekundē. Jo augstāks spiediens, jo intensīvāka plūsma.
Skaņas skaļums un enerģija
Uz jautājumu, no kā ir atkarīgs skaņas skaļums, fizika sniedz atbildi: no skaņas enerģijas plūsmas. Pieņemsim, ka enerģija ir palielinājusies 10 reizes - apjoms palielināsies par vienu bel (1 b). Bel ir skaļuma mērvienība, tomēr ērtībai un mērījumu precizitātei tika nolemts izmantot decibelus (1 dB=0,1 b).
Apzīmējiet sākotnējo skaņas enerģiju kā E0. Ja tā palielinās 10 reizes un ir vienāda ar 10 E0, tad skaļums palielināsies par 10 dB, ja 100 reizes - par 20 dB utt. Skaņas enerģijas svārstībām, ko uztver cilvēka auss, ir robežas. To diapazons mainās 10triljonus reižu, skaļuma maiņa - 130 dB. Minimālais skaņas enerģijas līmenis E0=10-12 W/m2. Ne visi var dzirdēt tik vāju skaņu, bet tikai cilvēks ar ļoti attīstītu dzirdi. Visas skaņas tiek salīdzinātas ar vērtību E0, lai tās raksturotu kā klusas vai skaļas.
Skaidrības labad sniegsim visbiežāk sastopamo skaņu piemērus, salīdzināsim to skaļumu un skaņas straumes enerģiju. Saprotams, ka skaņas cilvēks uztver no vairāku metru attāluma.
| Skaņas veids | Skaņas skaļums (db) | Skaņas enerģija (W/m2) |
| lapu šalkoņa | 10 | 10-11 |
| pulkstenis tikšķ | 20 | 10-10 |
| mierīga saruna | 40 | 10-8 |
| skaļa runa | 70 | 10-5 |
| trokšņaina iela | 90 | 10-3 |
| metro vilciens | 100 | 10-2 |
Nedzirdamas skaņas un sāpju slieksnis
Kas nosaka skaņas skaļumu? Papildus visam, kas jau ir izskatīts, no dzirdes sliekšņa. Skaņa var būt patvaļīgi skaļa (citām dzīvām būtnēm vai īpašām ierīcēm), bet, ja tās frekvence ir mazāka par 16-20 Hz (infraskaņa) un lielāka par 16-20 kHz (ultraskaņa), tad mēs to neuztversim.
Lai gan mēs nedzirdam infraskaņu un ultraskaņu,tie ietekmē cilvēku dažādos veidos. Infraskaņa ar skaļumu 75 dB ir kaitīga veselībai, 120 dB ir cilvēka sāpju slieksnis, bet 180 dB skaņa noved pie nāves. Šis efekts ir izskaidrojams ar to, ka zemas infraskaņas frekvences pārāk daudz palielina spiedienu. Ultraskaņa nav bīstama, to plaši izmanto medicīnā, dažādās nozarēs, celtniecībā.
