La maggior parte delle persone sente una fantastica gamma di suoni ogni giorno. Alcuni di questi suoni le persone indirizzano alle loro orecchie per scelta (ad esempio, la musica, la voce all'altro capo di una telefonata), mentre altri trovano la loro strada nei tuoi centri di elaborazione uditiva come risultato del fatto che sei semplicemente nel mondo in alcuni modo. Alcuni suoni sono fastidiosi e probabilmente li considererai come rumore, poiché sono troppo stridenti, acuti, semplicemente rumorosi o comunque sgradevoli da ascoltare.
Inoltre, se sei stato vicino a una sorgente sonora particolarmente rumorosa, come un amplificatore o un altoparlante a un concerto rock, capisci a un certo livello di volume quel suono non è tanto suono quanto energia, con le parti basse delle canzoni sufficienti a far sentire tutto il tuo corpo loro. In effetti, questo è il caso, e il decibel (dB) è l'unità.
Ti sei mai chiesto quanta gamma di energia sonora sperimenti nella tua vita? Cioè, quando alzi il volume stereo fino al suo valore massimo di 10, questo è "cinque volte più alto" di quando il volume è impostato su 2? Esiste una semplice conversione da percentuale a dB? A quanto pare, funziona in modo leggermente diverso da questo.
Che cos'è un decibel in fisica?
Il suono viaggia sotto forma di onde, proprio come fanno le onde elettromagnetiche (ad esempio luce visibile, microonde). Le onde sonore, a differenza delle onde elettromagnetiche, necessitano di un mezzo fisico come l'aria o l'acqua in cui propagarsi; un vuoto fisico come lo spazio esterno è silenzioso, nonostante ciò che i creatori del Guerre stellari i film vorrebbero farti credere.
Il decibel (dB) è una misura di intensità e di solito è misurato in watt per metro quadrato(W/m2). Il decibel descrive quindi quanta potenza dell'onda sonora si muove attraverso una fetta di spazio bidimensionale in qualsiasi momento.
L'equazione relativa al aumentare nel livello sonoro in decibel all'aumento di intensità I da qualche intensità di riferimento iniziale I0 è
\text{SL(dB)} = 10 \log \bigg(\frac{I}{I_0}\bigg)
- Nota che (io/io0) è senza unità, il che significa che non lo fai avere da usare W/m2.
Lavorare con i logaritmi
Un logaritmo è an esponente, il numero a cui base (10 se non diversamente specificato) deve essere elevato a uguale a discussione del registro. Ad esempio, log10(100) è l'esponente a cui deve essere elevato 10 per ottenere 100, che è 2. La tua calcolatrice ha una funzione di registro per gestire problemi come questi.
Pertanto, se hai iniziato con un'intensità sonora di 5 (in qualsiasi unità) e l'hai portata a 50, il risultato modificare nel livello di decibel sarebbe 10 log (50/5) = 10 log (10) = 10(1) = 10.
Biofisica della scala dei decibel
E se, invece di voler confrontare le intensità di due suoni facilmente udibili, volessi impostare io0 a un punto di riferimento zero in modo che il risultato sia un numero assoluto di decibel? Si dà il caso che il limite inferiore dell'udito umano sia di circa 1 × 10 −12 W/m2. Questo numero viene utilizzato quando un valore fisso di io è cercato.
Come convertire dB in aumento percentuale
Se il livello sonoro di un macchinario pesante aumenta di 3 dB, qual è l'aumento percentuale?
Fare riferimento all'equazione SL(dB) = 10 log (io/io0) e risolvere per l'argomento (la quantità tra parentesi io/io0):
\begin{allineato} 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{allineato}
L'intensità è quindi 1.995 volte maggiore e la differenza percentile si ottiene impostando io0 = 1, in modo che la variazione percentuale sia data da 100 × (1,995 – 1,0) = 99,5%.
Quindi puoi vedere che la scala dei decibel varia solo leggermente con il livello di intensità, o in un altro modo, l'intensità i livelli variano molto più ampiamente in natura di quanto rivela la scala dei decibel, semplicemente per rendere la scala dei decibel più facile da lavorare con. Se vuoi fare calcoli più complicati, il calcolatore di decibel e percentuale di Sengpiel incorpora cose come la distorsione armonica totale per un'analisi più dettagliata (vedi Risorse).
