O que é Nível sonoro? — Física

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Definição 21.9 Física do ensino médio · অধ্যায় 21 — Som e acústica

O ouvido cobre doze potências de dez, e por isso as intensidades são dadas em escala logarítmica. O nível sonoro de $I$ é

L = 10 \log_{10}(I/I_0), \qquad I_0 = 1.0 \times 10^{-12}\,\mathrm{W}/\mathrm{m}^{2},

em decibéis ( $\mathrm{dB}$ ): limiar de audição em $0\,\mathrm{dB}$ , dor perto de $120\,\mathrm{dB}$ .

Uma escada de níveis do dia a dia: cada degrau de 20\, dB é um salto de cem vezes na intensidade; acima de 85\, dB (zona vermelha) a exposição danifica a audição. — Uma escada de níveis do dia a dia: cada degrau de $20\,\mathrm{dB}$ é um salto de cem vezes na intensidade; acima de $85\,\mathrm{dB}$ (zona vermelha) a exposição danifica a audição.

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Definição 7.5 Física universitária — 2.º ano · অধ্যায় 7 — Ondas sonoras em fluidos

O nível sonoro de uma onda de intensidade média $I$ vale

L = 10\log_{10}\frac I{I_0} \ \text{dB} , \qquad I_0 = 1 \times 10^{-12}\,\mathrm{W}/\mathrm{m}^{2}

— o limiar de audição a $1\,\mathrm{kHz}$ , correspondente no ar à amplitude de pressão $p_0 \approx 2 \times 10^{-5}\,\mathrm{Pa}$ (eficaz) $= 2 \times 10^{-10}$ atmosferas. Dobrar a intensidade acrescenta $3\,\mathrm{dB}$ ; dez vezes, $10\,\mathrm{dB}$ ; cem vezes a amplitude de pressão, $40\,\mathrm{dB}$ . Quarto silencioso, $30\,\mathrm{dB}$ ; conversa, $60\,\mathrm{dB}$ ; rua movimentada, $80\,\mathrm{dB}$ ; show de rock, $110\,\mathrm{dB}$ ; dor, $120\,\mathrm{dB}$ ( $I = 1\,\mathrm{W}/\mathrm{m}^{2}$ , $p_m = 29\,\mathrm{Pa}$ ).

À esquerda: numa onda sonora plana progressiva a sobrepressão e a velocidade do fluido estão em fase, e o deslocamento se atrasa de um quarto de período. À direita: a escala de decibéis — cada degrau de 20\, dB multiplica a intensidade por cem e a amplitude de pressão por dez. — À esquerda: numa onda sonora plana progressiva a sobrepressão e a velocidade do fluido estão em fase, e o deslocamento se atrasa de um quarto de período. À direita: a escala de decibéis — cada degrau de $20\,\mathrm{dB}$ multiplica a intensidade por cem e a amplitude de pressão por dez.

উদাহরণ

Exemplo 7.6 (Quão pequeno é um som)

No limiar, a $1\,\mathrm{kHz}$ : $p_m = 2.8 \times 10^{-5}\,\mathrm{Pa}$ , $v_m = p_m/Z = 7 \times 10^{-8}\,\mathrm{m}/\mathrm{s}$ , e a amplitude de deslocamento $\xi_m = v_m/\omega = 1 \times 10^{-11}\,\mathrm{m}$ — um décimo de diâmetro atômico: o tímpano detecta movimentos menores que um átomo. A $120\,\mathrm{dB}$ , $\xi_m = 11\,\text{µ}\mathrm{m}$ , ainda invisível, e $p_m/P_0 = 3 \times 10^{-4}$ : mesmo os sons mais altos são perturbações minúsculas, e é por isso que a teoria linear funciona tão bem.

Exemplo 7.8 (Uma sirene, uma conversa)

Uma sirene de $10\,\mathrm{W}$ : $I = 10/4\pi r^2$ , $0.8\,\mathrm{W}/\mathrm{m}^{2}$ a $1\,\mathrm{m}$ ( $119\,\mathrm{dB}$ , dor), $79\,\mathrm{dB}$ a $100\,\mathrm{m}$ , $59\,\mathrm{dB}$ a $1\,\mathrm{km}$ — ainda audível sobre a cidade. Uma voz irradia cerca de $10\,\text{µ}\mathrm{W}$ : $60\,\mathrm{dB}$ a $1\,\mathrm{m}$ , e $40\,\mathrm{dB}$ a $10\,\mathrm{m}$ . O ar também absorve som (mais em alta frequência, alguns decibéis por cem metros a $10\,\mathrm{kHz}$ ), e é por isso que o trovão distante ronca grave.

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