De flesta människor hör ett fantastiskt ljudutbud varje dag. Några av dessa ljud människor riktar till öronen genom val (t.ex. musik, rösten i andra änden av ett telefonsamtal), medan andra hittar sig in i dina auditiva bearbetningscentra som ett resultat av att du bara är i världen i vissa sätt. Vissa ljud är besvärande, och du kommer sannolikt att tänka på dessa som ljud, eftersom de antingen är för gitterande, höga, vanligt höga eller på annat sätt obehagliga att lyssna på.
Dessutom, om du har varit nära en särskilt hög ljudkälla, som en förstärkare eller högtalare vid en rockkonsert, förstår du på en viss volymnivå att ljud inte är så mycket ljud som energi, med basdelarna i låtar tillräckligt för att hela kroppen ska känna dem. I själva verket är detta fallet och decibel (dB) är enheten.
Har du någonsin undrat hur mycket av ett ljudenergiområde du upplever under hela ditt liv? Det vill säga att när du vrider stereovolymen till sitt maximala värde på 10, är det här "fem gånger så högt" som när volymen är inställd på 2? Finns det en enkel procent till dB-omvandling? När det händer fungerar det lite annorlunda än så här.
Vad är en decibel i fysik?
Ljud rör sig i form av vågor, precis som elektromagnetiska vågor (t.ex. synligt ljus, mikrovågor) gör. Ljudvågor, till skillnad från EM-vågor, behöver ett fysiskt medium som luft eller vatten för att föröka sig; ett fysiskt vakuum som yttre rymden är ljudlöst, trots vad tillverkarna av Stjärnornas krig filmer skulle du tro.
Decibel (dB) är ett mått på intensitet och mäts vanligtvis i watt per kvadratmeter(W / m2). Decibeln beskriver således hur mycket ljudvågskraften rör sig genom en tvådimensionell bit av rymden när som helst.
Ekvationen som avser öka i ljudnivån i decibel till ökningen av intensitet I från någon initial referensintensitet I0 är
\ text {SL (dB)} = 10 \ log \ bigg (\ frac {I} {I_0} \ bigg)
- Observera att (I / I0) är enhetslös, vilket betyder att du inte gör det ha att använda W / m2.
Arbeta med logaritmer
En logaritm är en exponent, det nummer till vilket bas (10 om inte annat anges) måste höjas till lika med argument av loggen. Logga till exempel10(100) är exponenten till vilken 10 måste höjas för att få 100, vilket är 2. Din miniräknare har en loggfunktion för att hantera problem som dessa.
Därför, om du började med en ljudintensitet på 5 (i några enheter) och höjde den till 50, det resulterande förändra i decibelnivå skulle vara 10 log (50/5) = 10 log (10) = 10 (1) = 10.
Biofysik av Decibel-skalan
Vad händer om du, i stället för att vilja jämföra intensiteten hos två lätt hörbara ljud, vill ställa in Jag0 till en nollreferenspunkt så att resultatet blir ett absolut antal decibel? När det händer är den nedre gränsen för mänsklig hörsel cirka 1 × 10 −12 W / m2. Detta nummer används när ett fast värde på Jag eftersträvas.
Hur konverterar du dB till procentuell ökning
Om ljudnivån för ett tungt maskineri stiger med 3 dB, vad är den procentuella ökningen?
Se ekvationen SL (dB) = 10 log (Jag/Jag0) och lösa för argumentet (kvantiteten inom parentes Jag/Jag0):
\ begin {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}
Intensiteten är därför 1,995 gånger så stor och skillnaden i percentil erhålls genom inställning Jag0 = 1, så att procentförändringen ges av 100 × (1,995 - 1,0) = 99,5 procent.
Således kan du se att decibelskalan bara varierar något med intensitetsnivå, eller på ett annat sätt, intensitet nivåer varierar mycket mer i naturen än decibelskalan avslöjar, helt enkelt för att göra decibelskalan lättare att arbeta med. Om du vill göra mer komplicerade beräkningar innehåller Sengpiel-decibel och procenträknare saker som total harmonisk distorsion för en mer detaljerad analys (se Resurser).