حول GitHub المدرب تسجيل الدخول ابدأ القراءة

الفيزياء · المسرد

ما معنى مستوى الصوت؟

يُعرف أيضًا باسم: ديسيبل

تعريف 21.9 فيزياء المرحلة الثانوية · الفصل 21 — الصوت والصوتيات

تمتد الأذن على اثنتي عشرة قوة من قوى العشرة، ولذلك تُذكر الشدّات لوغاريتميًّا. ومستوى الصوت للشدة II هو

L=10log⁡10(I/I0),I0=1.0×10−12 W/m2,L = 10 \log_{10}(I/I_0), \qquad I_0 = 1.0 \times 10^{-12}\,\mathrm{W}/\mathrm{m}^{2},

بوحدة الديسيبل (dB\mathrm{dB}): فعتبة السمع 0 dB0\,\mathrm{dB}، والألم قرب 120 dB120\,\mathrm{dB}.

سُلّم من المستويات اليومية: كل خطوة 20\, dB قفزة مئة ضعف في الشدة؛ ووراء 85\, dB (المنطقة الحمراء) يضرّ التعرّض السمع.
سُلّم من المستويات اليومية: كل خطوة 20 dB20\,\mathrm{dB} قفزة مئة ضعف في الشدة؛ ووراء 85 dB85\,\mathrm{dB} (المنطقة الحمراء) يضرّ التعرّض السمع.
اقرأ في الفصل ←
تعريف 7.5 الفيزياء الجامعية — السنة الثانية · الفصل 7 — الأمواج الصوتية في الموائع

مستوى الصوت لموجة شدّتها الوسطى II هو

L=10log⁡10II0 dB,I0=1×10−12 W/m2L = 10\log_{10}\frac I{I_0} \ \text{dB} , \qquad I_0 = 1 \times 10^{-12}\,\mathrm{W}/\mathrm{m}^{2}

— وهي عتبة السمع عند 1 kHz1\,\mathrm{kHz}، وتوافق في الهواء سعة الضغط p0≈2×10−5 Pap_0 \approx 2 \times 10^{-5}\,\mathrm{Pa} (فعّالة) =2×10−10= 2 \times 10^{-10} من الضغط الجوي. ومضاعفة الشدّة تضيف 3 dB3\,\mathrm{dB}؛ وعشرة أضعافها 10 dB10\,\mathrm{dB}؛ ومئة ضعف في سعة الضغط 40 dB40\,\mathrm{dB}. والغرفة الهادئة 30 dB30\,\mathrm{dB}، والحديث 60 dB60\,\mathrm{dB}، والشارع المزدحم 80 dB80\,\mathrm{dB}، وحفلة الروك 110 dB110\,\mathrm{dB}، والألم 120 dB120\,\mathrm{dB} (I=1 W/m2I = 1\,\mathrm{W}/\mathrm{m}^{2}، و pm=29 Pap_m = 29\,\mathrm{Pa}).

على اليمين: في الموجة الصوتية المستوية المتقدمة يكون فرط الضغط وسرعة المائع في طور واحد، ويتأخر الانتقال بربع دور. وعلى اليسار: سلّم الديسيبل — فكل درجة 20\, dB تضرب الشدّة بمئة وسعة الضغط بعشرة. على اليمين: في الموجة الصوتية المستوية المتقدمة يكون فرط الضغط وسرعة المائع في طور واحد، ويتأخر الانتقال بربع دور. وعلى اليسار: سلّم الديسيبل — فكل درجة 20\, dB تضرب الشدّة بمئة وسعة الضغط بعشرة.
على اليمين: في الموجة الصوتية المستوية المتقدمة يكون فرط الضغط وسرعة المائع في طور واحد، ويتأخر الانتقال بربع دور. وعلى اليسار: سلّم الديسيبل — فكل درجة 20 dB20\,\mathrm{dB} تضرب الشدّة بمئة وسعة الضغط بعشرة.

أمثلة

مثال 7.6 (كم يكون الصوت صغيرًا)

عند العتبة، وعند 1 kHz1\,\mathrm{kHz}: pm=2.8×10−5 Pap_m = 2.8 \times 10^{-5}\,\mathrm{Pa}، و vm=pm/Z=7×10−8 m/sv_m = p_m/Z = 7 \times 10^{-8}\,\mathrm{m}/\mathrm{s}، وسعة الانتقال ξm=vm/ω=1×10−11 m\xi_m = v_m/\omega = 1 \times 10^{-11}\,\mathrm{m} — أي عُشر قطر ذرة: فطبلة الأذن تكشف حركات أصغر من ذرة. وعند 120 dB120\,\mathrm{dB} يكون ξm=11 µm\xi_m = 11\,\text{µ}\mathrm{m}، وهو غير مرئي كذلك، و pm/P0=3×10−4p_m/P_0 = 3 \times 10^{-4}: فحتى أعلى الأصوات اضطرابات ضئيلة، ولهذا تعمل النظرية الخطية بهذا الإحكام.

مثال 7.8 (صفارة وحديث)

صفارة استطاعتها 10 W10\,\mathrm{W}: I=10/4πr2I = 10/4\pi r^2، أي 0.8 W/m20.8\,\mathrm{W}/\mathrm{m}^{2} عند 1 m1\,\mathrm{m} (و 119 dB119\,\mathrm{dB}، أي ألم)، و 79 dB79\,\mathrm{dB} عند 100 m100\,\mathrm{m}، و 59 dB59\,\mathrm{dB} عند 1 km1\,\mathrm{km} — ولا تزال مسموعة فوق المدينة. ويشعّ الصوت البشري نحو 10 µW10\,\text{µ}\mathrm{W}: أي 60 dB60\,\mathrm{dB} عند 1 m1\,\mathrm{m}، و 40 dB40\,\mathrm{dB} عند 10 m10\,\mathrm{m}. ويمتصّ الهواء الصوت أيضًا (وأكثر عند التواترات العالية، بضعة ديسيبلات في المئة متر عند 10 kHz10\,\mathrm{kHz})، ولهذا يهدر الرعد البعيد هديرًا خفيضًا.

اقرأ في الفصل ←

مصطلحات ذات صلة