Об интенсивности звука

Тело, являющееся источником звуковых колебаний, излучает энергию, которая переносится звуковыми колебаниями в пространство (среду), окружающее источник звука. Количество звуковой энергии, проходящей в одну секунду через площадь в 1 м2, расположенную перпендикулярно направлению распространения звуковых колебаний, называют интенсивностью (а также, силой) звука.
Величину ее можно определить по формуле:
где: Р - звуковое давление, н/м2; С – скорость звука, м/с; р0 – плотность среды.
Из приведенной формулы видно, что при увеличении звукового давления интенсивность звука возрастает и, следовательно, увеличивается его громкость.
Когда мы ведем обычный разговор с кем-нибудь из друзей, поток энергии в 1 сек равен ~10 мкВт. Звуковой поток от оратора, выступающего перед публикой, лежит в пределах от 200 до 2000 мкВт. Мощность самых громких звуков скрипки может составлять приблизительно 60 мкВт, а мощности звуков органных труб составляют от 140 до 3200 мкВт. Интенсивность самого слабого звука, который еще можно услышать, составляет приблизительно одну миллионную микроватта на 1м2, самого громкого – около одного миллиона микроватт.
Интенсивность звукового колебания и громкость восприятия находятся в определенной зависимости. Прирост ощущения (громкости) пропорционален логарифму отношения раздражений (интенсивностей), т.е. при восприятии двух звуков с интенсивностями I1 и I2 ощущается разница в их громкости, равная логарифму отношения интенсивностей этих звуков. Эта зависимость определяется формулой:

где: S – приращение громкости, Б; К – коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора единиц измерения, I1 и I2 – начальное и конечное значения интенсивности звука. Бел – единица приращения громкости, соответствующая изменению силы звука в 10 раз.
Если коэффициент К принять равным 1, а отношение I1/I2 =10, то

Слух человека различает приращение громкости на 0,1 Б. Поэтому в практике используют более мелкую единицу измерения – децибел (дБ), равный 0,1 Б. В этом случае формула запишется так:

Звук | Интенсивность, мкВт/м2 | Уровень звука, Б | Уровень звука, дБ |
---|---|---|---|
Порог слышимости | 0,000001 | 0 | 0 |
Спокойное дыхание | 0,00001 | 1 | 10 |
Шум спокойного сада | 0,0001 | 2 | 20 |
Перелистывание страниц газеты | 0,001 | 3 | 30 |
Обычный шум в доме | 0,01 | 4 | 40 |
Пылесос | 0,1 | 5 | 50 |
Обычный разговор | 1,0 | 6 | 60 |
Радио | 10 | 7 | 70 |
Оживленное уличное движение | 100,0 | 8 | 80 |
Поезд на эстакаде | 1000,0 | 9 | 90 |
Шум в вагоне метро | 10000,0 | 10 | 100 |
Гром | 100000,0 | 11 | 110 |
Порог ощущений | 1000000,0 | 12 | 120 |
Таблица 1.1. Интенсивности и уровни различных звуков
Если ухо человека воспринимает одновременно два или несколько звуков различной громкости, то более громкий звук заглушает (поглощает) слабые звуки. Происходит так называемая маскировка звуков, и ухо воспринимает только один, более громкий звук. Сразу после воздействия на ухо громкого звука снижается восприимчивость слуха к слабым звукам. Эта способность называется адаптацией (приспособлением) слуха.