يسمع معظم الناس مجموعة رائعة من الأصوات كل يوم. بعض هذه الأصوات يوجهها الناس إلى آذانهم بالاختيار (على سبيل المثال ، الموسيقى ، الصوت في الطرف الآخر من المكالمة الهاتفية) ، بينما يجد الآخرون طريقهم إلى مراكز المعالجة السمعية الخاصة بك كنتيجة لوجودك في العالم في البعض طريق. بعض الأصوات مزعجة ، ومن المحتمل أن تفكر فيها على أنها الضوضاء، لأنها إما مزعجة للغاية أو عالية النبرة أو بصوت عالٍ أو غير سارة للاستماع إليها.
علاوة على ذلك ، إذا كنت بالقرب من مصدر صوت مرتفع بشكل خاص ، مثل مكبر الصوت أو مكبر الصوت في حفل موسيقى الروك ، فأنت تفهم في مستوى صوت معين هذا الصوت ليس صوتًا بقدر الطاقة ، مع وجود أجزاء باس من الأغاني كافية لإحساس جسمك بالكامل معهم. في الواقع ، هذا هو الحال ، و ديسيبل (ديسيبل) هي الوحدة.
هل تساءلت يومًا عن مقدار نطاق الطاقة الصوتية الذي اختبرته طوال حياتك؟ أي عندما ترفع مستوى الصوت المُجسم إلى أقصى قيمته 10 ، فهل هذا "أعلى بخمس مرات" كما هو الحال عند ضبط مستوى الصوت على 2؟ هل هناك نسبة مئوية بسيطة لتحويل ديسيبل؟ كما يحدث ، يعمل بشكل مختلف قليلاً عن هذا.
ما هو الديسيبل في الفيزياء؟
ينتقل الصوت على شكل موجات ، تمامًا كما تفعل الموجات الكهرومغناطيسية (مثل الضوء المرئي والموجات الدقيقة). تحتاج الموجات الصوتية ، على عكس الموجات الكهرومغناطيسية ، إلى وسيط فيزيائي مثل الهواء أو الماء لتنتشر فيه ؛ الفراغ المادي مثل الفضاء الخارجي صامت ، على الرغم مما صانعي حرب النجوم هل تصدق الأفلام.
ديسيبل (ديسيبل) هو مقياس الشدة وعادة ما يتم قياسه بـ واط لكل متر مربع(وزن / م2). يصف الديسيبل مقدار قوة الموجة الصوتية التي تتحرك عبر شريحة ثنائية الأبعاد من الفضاء في أي وقت.
المعادلة المتعلقة بـ زيادة في مستوى الصوت بالديسيبل إلى زيادة الشدة I من شدة مرجعية أولية I0 هو
\ text {SL (dB)} = 10 \ log \ bigg (\ frac {I} {I_0} \ bigg)
- لاحظ أن (أنا / أنا0) بلا وحدة ، مما يعني أنك لا تفعل ذلك لديك لاستخدام W / م2.
العمل مع اللوغاريتمات
اللوغاريتم هو الأس، وهو الرقم الذي يتمركز (10 ما لم يتم تحديد خلاف ذلك) يجب رفعه ليساوي جدال من السجل. على سبيل المثال ، سجل10(100) هو الأس الذي يجب رفع 10 إليه للحصول على 100 ، وهو 2. تحتوي الآلة الحاسبة على وظيفة تسجيل للتعامل مع مثل هذه المشكلات.
لذلك ، إذا بدأت بقوة صوت تبلغ 5 (في أي وحدة) ورفعتها إلى 50 ، فسيكون الناتج يتغيرون في مستوى الديسيبل سيكون 10 لوغاريتم (50/5) = 10 لوغاريتم (10) = 10 (1) = 10.
الفيزياء الحيوية لمقياس ديسيبل
ماذا لو ، بدلاً من الرغبة في مقارنة شدة صوتين يمكن سماعهما بسهولة ، كنت ترغب في الضبط أنا0 إلى نقطة مرجعية صفرية بحيث تكون النتيجة عددًا مطلقًا من الديسيبل؟ كما يحدث ، يبلغ الحد الأدنى لسمع الإنسان حوالي 1 × 10 −12 W / م2. يتم استخدام هذا الرقم عند قيمة ثابتة أنا وسعى.
كيفية تحويل ديسيبل إلى زيادة النسبة المئوية
إذا ارتفع مستوى صوت قطعة من الآلات الثقيلة بمقدار 3 ديسيبل ، فما النسبة المئوية للزيادة؟
الرجوع إلى المعادلة SL (ديسيبل) = 10 سجل (أنا/أنا0) وحل من أجل الوسيطة (الكمية بين قوسين أنا/أنا0):
\ start {align} 3 & = 10 \ log \ bigg (\ frac {I} {I_0} \ bigg) \\ 0.3 & = \ log \ bigg (\ frac {I} {I_0} \ bigg) \\ 10 ^ {0.3} & = \ frac {I} {I_0} \\ & = 1.995 \ end {align}
وبالتالي تكون الشدة أكبر بـ 1.995 مرة ، ويتم الحصول على الفرق المئوي عن طريق الضبط أنا0 = 1 ، بحيث يتم التعبير عن النسبة المئوية للتغير بمقدار 100 × (1.995 - 1.0) = 99.5 بالمائة.
وهكذا يمكنك أن ترى أن مقياس الديسيبل يختلف قليلاً فقط مع مستوى الشدة ، أو بمعنى آخر ، الشدة تختلف المستويات في الطبيعة على نطاق أوسع بكثير مما يكشف عنه مقياس الديسيبل ، وذلك ببساطة لجعل مقياس الديسيبل أسهل في العمل مع. إذا كنت تريد إجراء حسابات أكثر تعقيدًا ، فإن آلة حاسبة Sengpiel ديسيبل والنسبة المئوية تتضمن أشياء مثل التشوه التوافقي الكلي لتحليل أكثر تفصيلاً (انظر الموارد).