Większość ludzi codziennie słyszy fantastyczną gamę dźwięków. Niektóre z tych dźwięków ludzie kierują do swoich uszu z wyboru (np. muzyka, głos na drugim końcu rozmowy telefonicznej), podczas gdy inni trafiają do waszych ośrodków przetwarzania słuchowego w wyniku tego, że w niektórych po prostu jesteście w świecie droga. Niektóre dźwięki są uciążliwe i prawdopodobnie pomyślisz o nich jako: hałas, ponieważ są albo zbyt zgrzytliwe, wysokie, głośne lub w inny sposób nieprzyjemne, by ich słuchać.
Co więcej, jeśli byłeś w pobliżu szczególnie głośnego źródła dźwięku, takiego jak wzmacniacz lub głośnik na koncercie rockowym, rozumiesz pewien poziom głośności, że dźwięk jest nie tyle dźwiękiem, co energią, z basowymi partiami piosenek wystarczającymi, aby wyczuć całe ciało im. W rzeczywistości tak jest, a decybel (dB) to jednostka.
Czy kiedykolwiek zastanawiałeś się, jak dużego zakresu energii dźwięku doświadczasz przez całe życie? Oznacza to, że gdy zwiększysz głośność stereo do maksymalnej wartości 10, czy jest to „pięć razy głośniejsze” niż w przypadku ustawienia głośności na 2? Czy istnieje prosta konwersja procent do dB? Tak się składa, że działa to trochę inaczej niż to.
Czym jest decybel w fizyce?
Dźwięk rozchodzi się w postaci fal, podobnie jak fale elektromagnetyczne (np. światło widzialne, mikrofale). Fale dźwiękowe, w przeciwieństwie do fal EM, wymagają fizycznego medium, takiego jak powietrze lub woda, do rozchodzenia się; fizyczna próżnia, taka jak przestrzeń kosmiczna, jest bezgłośna, pomimo tego, co twórcy Gwiezdne Wojny filmy chciałyby, żebyś uwierzył.
Decybel (dB) jest miarą intensywność i jest zwykle mierzony w watów na metr kwadratowy(W/m2). Decybel opisuje zatem, ile mocy fali dźwiękowej przemieszcza się w dowolnym momencie przez dwuwymiarowy wycinek przestrzeni.
Równanie odnoszące się do zwiększać w poziomie dźwięku w decybelach do wzrostu natężenia I od pewnego początkowego natężenia odniesienia I0 jest
\text{SL(dB)} = 10 \log \bigg(\frac{I}{I_0}\bigg)
- Zauważ, że (I/I0) jest bez jednostek, co oznacza, że nie mieć używać W/m2.
Praca z logarytmami
Logarytm to an wykładnik potęgowy, numer, do którego baza (10, o ile nie zaznaczono inaczej) musi być podniesiona, aby równała się argument dziennika. Na przykład log10(100) to wykładnik, do którego należy podnieść 10, aby otrzymać 100, czyli 2. Twój kalkulator ma funkcję dziennika, aby poradzić sobie z takimi problemami.
Dlatego, jeśli zacząłeś od intensywności dźwięku 5 (w dowolnych jednostkach) i podniosłeś ją do 50, wynikowy zmiana na poziomie decybeli wyniesie 10 log (50/5) = 10 log (10) = 10(1) = 10.
Biofizyka skali decybelowej
Co by było, gdybyś zamiast chcieć porównać natężenia dwóch łatwo słyszalnych dźwięków, chciałbyś ustawić? ja0 do zerowego punktu odniesienia, aby wynik był bezwzględną liczbą decybeli? Tak się składa, że dolna granica ludzkiego słuchu to około 1 × 10 −12 W/m2. Ta liczba jest używana, gdy stała wartość ja jest poszukiwany.
Jak przekonwertować dB na wzrost procentowy
Jeśli poziom dźwięku ciężkiego sprzętu wzrośnie o 3 dB, jaki jest procentowy wzrost?
Odnieś się do równania SL(dB) = 10 log (ja/ja0) i znajdź argument (ilość w nawiasach) ja/ja0):
\begin{aligned} 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{wyrównany}
Intensywność jest zatem 1,995 razy większa, a różnicę centylową uzyskuje się poprzez ustawienie ja0 = 1, więc zmiana procentowa jest podana przez 100 × (1,995 – 1,0) = 99,5 procent.
Widać zatem, że skala decybeli zmienia się tylko nieznacznie w zależności od poziomu intensywności lub inaczej intensywności poziomy różnią się znacznie bardziej niż pokazuje skala decybelowa, po prostu po to, aby skala decybelowa była łatwiejsza w obsłudze to z. Jeśli chcesz wykonać bardziej skomplikowane obliczenia, kalkulator decybeli i procent Sengpiela zawiera takie elementy, jak całkowite zniekształcenie harmoniczne w celu bardziej szczegółowej analizy (patrz Zasoby).
