Co to jest decybel?

Co to jest decybel?

Andrey Schetnikov
"Quantic" №3, 2016

Urządzenie pokazane na zdjęciu nazywa się miernikiem poziomu dźwięku, a w prosty sposób – miernikiem poziomu dźwięku. Naciśnij przycisk i zobacz, co pokazuje. Okazuje się, że w cichym pokoju, w którym teraz jestem, poziom dźwięku wynosi 35 dB (czytaj "35 decybeli"). To znaczy, nadal jest tu jakiś dźwięk, chociaż siedzę cicho i nieruchomo. I rzeczywiście, jeśli słuchasz, możesz usłyszeć trzaskanie drzwiami przy wejściu, samochód jedzie na ulicy, gdzieś w oddali pociąg jedzie – urządzenie reaguje na wszystkie te dźwięki i wyświetla całkowity poziom hałasu na wyświetlaczu. A co się stanie, jeśli będę mówić? Poziom dźwięku skacze teraz od 55 do 70 dB. To było 35 – stało się 70. Czy to oznacza, że ​​dźwięk stał się dwa razy głośniejszy? Wydaje się, że nie – ponieważ było dość cicho, ale stało się dość głośno – i trzeba się z tym uporać.

Najpierw zrozumiemy, jaka jest głośność dźwięku i jak można ją zmierzyć. Każdy dźwięk jest falą, która rozchodzi się w elastycznym medium, na przykład w powietrzu. Fale są tworzone przez oscylujące ciała i rozprzestrzeniają się z nich we wszystkich kierunkach, przenosząc energię mechaniczną. To właśnie ta energia sprawia, że ​​nasza błona bębenkowa lub membrana mikrofonu oscyluje.Nasz miernik poziomu dźwięku to przede wszystkim mikrofon; im większa energia niesiona przez falę, tym większa amplituda oscylacji membrany mikrofonu i większy prąd elektryczny przepływający z mikrofonu przez przewody. Mierzymy ten prąd i przez jego wielkość dowiadujemy się, jaka była energia fali dźwiękowej, która spowodowała oscylację membrany.

Jeśli energia jest zbyt abstrakcyjna dla ciebie, podejdźmy do niej inaczej. Pozwól dziesięciu osobom rozmawiać w tym samym czasie, zamiast jednej osoby o tej samej objętości. Naturalne jest założenie, że w tym przypadku hałas w pomieszczeniu stanie się dziesięć razy głośniejszy. Fizyk powie, że dziesięć osób jednocześnie mówiących w porównaniu do jednej osoby wytwarza dziesięć razy większą energię dźwiękową.

Ale co ma decybele? Czy to zupełnie inna jednostka? To jest właściwe pytanie i warto się z nim uporać. Co więcej, jest to nie tylko interesująca fizyka, ale także dobra matematyka.

Zaczynamy od zdefiniowania decybeli i należy je uważnie przeczytać. Mówi się, że jeden sygnał jest silniejszy ("głośniejszy") niż drugi o 10 decybeli, gdy energia pierwszego sygnału przekracza energię drugiego sygnału o 10 razy. Przeczytaj tę definicję ponownie, aby się do niej przyzwyczaić, ponieważ na pierwszy rzut oka brzmi to dość dziwnie. A teraz załatwmy to.

Najważniejszą rzeczą w tej definicji jest to, że łączy ona dwie różne operacje arytmetyczne – dodawanie i mnożenie. "Więcej o" jest dodatkiem; "więcej w" – mnożenie. Przekonamy się, ile razy energia dwóch sygnałów będzie się różnić, gdy jedna z nich będzie 30 dB głośniejsza od drugiej. Pierwszy sygnał będzie głośniejszy od drugiego o 10 dB, plus kolejne 10 dB plus kolejne 10 dB. Stosujemy tę definicję i rozumiemy, że energia pierwszego sygnału będzie większa niż energia drugiego sygnału 10 razy, następnie następna 10 razy, a następnie następna 10 razy. Ale aby zwiększyć coś 10 razy trzy razy z rzędu, należy zwiększyć to o 10 × 10 × 10 = 1000 razy.

Ale czym jest dźwięk w 0 dB, od którego odczytuje się skalę objętości? Nie jest to wcale brak dźwięku w sensie fizycznym – jest to taki poziom dźwięku, kiedy ludzkie ucho przestaje słyszeć. Dźwięk w sensie fizycznym, podobnie jak wibracje powietrza, nadal istnieje, ale już go nie słyszymy, ponieważ jest on dla nas zbyt słaby. Jeśli dźwięk ten będzie 10 razy głośniejszy, jego poziom wyniesie 10 dB, zwiększenie głośności o 10 razy da poziom 20 dB, i tak dalej.Zauważ również, że głośność w skali decybeli może być ujemna – po prostu nie usłyszymy takich dźwięków, chociaż niektóre bardziej wrażliwe ucha lub fizyczne urządzenia będą nadal mogły je uchwycić.

Jeśli poziom głośności przy głośnej dyskotece wynosi 100 dB, oznacza to, że jest 10 000 000 000 razy (dziesięć zer) głośniejszych od najcichszego dźwięku, jaki słyszymy. Przybliżone wartości różnych poziomów głośności są pokazane w tej tabeli. Warto zauważyć, że z psychologicznego punktu widzenia postrzegamy raczej decybele niż energię dźwięku: głośna i cicha rozmowa różni się o 30 dB, ale nikt nie odczuje, że konwersacja stała się 1000 razy głośniejsza.

15Liście szeleszczące
20Cichy szept, 1 m
35Tykanie zegara ściennego
45Cicha rozmowa
60Spokojna rozmowa
75Głośna rozmowa
80Odgłos odkurzacza
90Ciężka ciężarówka, 7 m
100Koncert muzyki rockowej
110Helikopter
120Jackhammer
140Odrzut z odrzutowca, 25 m
150Start rakiety, 100 m
160Strzał z pistoletu przy uchu

Zadania

1. Ile osób musi zebrać, aby mówienie w tym samym czasie wydawało dźwięk o tej samej objętości, co jeden helikopter?

2. Z definicji, jeśli jeden dźwięk jest 10 dB głośniejszy od drugiego, jest 10 razy głośniejszy niż ten drugi dźwięk.A jeśli dwa dźwięki różnią się o 5 dB, ile razy jeden z nich będzie głośniejszy od drugiego?

Like this post? Please share to your friends:

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: