Sininen valas, suurin elävä eläin, pitää ääntä, joka on paljon kovempaa kuin laukaisun raketin ääni. Sellaista äänekkyyttä ihminen ei voi sietää. Siellä on jopa meluase. Sen äänenvoimakkuus on vain hieman kovempi kuin valaan ääni.
Mikä määrittää äänenvoimakkuuden? Miksi voimakkaat ja matalat äänet voivat satuttaa ja olla jopa tappavia, kun taas korkeat eivät voi? Miksi matalat äänet kuuluvat kauempaa kuin korkeat? Artikkeli vastaa näihin kysymyksiin.
Mikä määrittää äänenvoimakkuuden
Tämä arvo riippuu äänen taajuudesta ja aallonpituudesta, äänivirran akustisesta paineesta ja energiasta. Mutta ensin asiat ensin.
Mikä määrittää äänenvoimakkuuden? Fysiikka on pitkään tiennyt, että äänenvoimakkuus määräytyy aallon ominaisuuksien mukaan. Mitä nopeammin äänilähde värisee, sitä korkeampiaallon taajuus ja lyhyempi sen pituus. Kutsumme korkeataajuisia ääniä hiljaisiksi, pidämme ne hienovaraisina. Voimme kuulla vain lyhyen matkan pienen aallonpituuden vuoksi. Matalataajuisia ääniä pidetään karkeina, äänekkäinä ja ne voidaan kuulla kaukaa.
Akustinen paine ja äänen virtaus
Mikä määrittää äänenvoimakkuuden? Aallon ominaisuuksien lisäksi akustisesta paineesta. Tämä paine on suurempi kuin ilmakehän paine, se synnyttää värähtelevän kappaleen. Jos äänilähde liikkuu suurella amplitudilla, matalalla taajuudella, paine kasvaa huomattavasti.
Paine luo äänivirran energian. Tämä arvo mitataan W / m2 ja näyttää kuinka paljon kineettistä energiaa kulkee pinnan läpi 1 sekunnissa. Mitä korkeampi paine, sitä voimakkaampi virtaus.
Äänenvoimakkuus ja energia
Kysymykseen, mistä äänen voimakkuus riippuu, fysiikka antaa vastauksen: äänienergian virtauksesta. Oletetaan, että energia on kasvanut 10 kertaa - tilavuus kasvaa yhdellä belillä (1 b). Bel on äänenvoimakkuuden yksikkö, mutta mittausten mukavuuden ja tarkkuuden vuoksi päätettiin käyttää desibeleja (1 dB=0,1 b).
Merkitse alkuperäinen äänienergia muotoon E0. Jos se kasvaa 10 kertaa ja on 10 E0, silloin äänenvoimakkuus kasvaa 10 dB, jos 100 kertaa - 20 dB jne. Äänienergian vaihteluilla, joita ihmiskorva voi havaita, on rajansa. Niiden valikoima muuttuu 10:ssäbiljoonaa kertaa, äänenvoimakkuuden muutos - 130 dB. Äänienergian vähimmäistaso E0=10-12 W/m2. Kaikki eivät kuule näin heikkoa ääntä, vaan vain henkilö, jolla on erittäin kehittynyt kuulo. Arvolla E0 kaikkia ääniä verrataan niiden luonnehtimiseksi hiljaisiksi tai äänekkäiksi.
Selvyyden vuoksi annetaan esimerkkejä yleisimmistä äänistä, verrataan niiden voimakkuutta ja äänivirran energiaa. On selvää, että ihminen havaitsee äänet useiden metrien etäisyydeltä.
| Äänityyppi | Äänenvoimakkuus (db) | Äänienergia (W/m2) |
| lehtien kahina | 10 | 10-11 |
| kello tikittää | 20 | 10-10 |
| rauhallinen keskustelu | 40 | 10-8 |
| kovaa puhetta | 70 | 10-5 |
| meluisa katu | 90 | 10-3 |
| metrojuna | 100 | 10-2 |
Ei kuuluvia ääniä ja kipukynnys
Mikä määrittää äänenvoimakkuuden? Kaiken jo harkitun lisäksi kuulokynnyksestä. Ääni voi olla mieliv altaisen kova (muille eläville olennoille tai erikoislaitteille), mutta jos sen taajuus on alle 16-20 Hz (infraääni) ja yli 16-20 kHz (ultraääni), emme havaitse sitä.
Vaikka emme kuule infraääntä ja ultraääntä,ne vaikuttavat ihmiseen eri tavoin. Infraääni, jonka voimakkuus on 75 dB, on terveydelle haitallista, 120 dB on ihmisen kipukynnys ja 180 dB:n ääni johtaa kuolemaan. Tämä vaikutus selittyy sillä, että infraäänen matalat taajuudet lisäävät painetta liikaa. Ultraääni ei ole vaarallista, sitä käytetään laaj alti lääketieteessä, eri teollisuudenaloilla, rakentamisessa.
