Intenzita zvuku – problémy a řešení

Intenzita zvuku – problémy a řešení

1. Body A a B se nacházejí 4 metry a 9 metrů od zdroje zvuku. Pokud I _A a I _B představují intenzitu v bodě A a bodě B, pak I _A : I _B =…

Známý:

Vzdálenost bodu A od zdroje zvuku (r _{A ) =} 4 metry

Vzdálenost bodu B od zdroje zvuku (rB ₎ = 9 metrů

Intenzita zvuku v bodě A = I _A

Intenzita zvuku v bodě B = I _B

Hledá se: I _A : I _B

Řešení:

I _A r _A ² = I _B r _B ²

I _A 4 ² = I _B 9 ²

I _A 16 = I _B 81

IA _/ IB = _81/16

2. Intenzita zdroje zvuku je 10⁻⁹ ^Wm⁻² . ^Io = _10⁻¹² Wm⁻² . ^Jaká je hladina zvuku 10 zdrojů zvuku^?

Řešení:

Známý:

I = ^10⁻⁹ W/ ^m²

Io = ^10⁻¹² W _/ ^m²

x = 10

Známé: Hladina zvuku (β)

Řešení:

3. Hladina zvuku zdroje zvuku je 10 dB. Jaká je intenzita 1000 zdrojů zvuku? Minimální intenzita I _o = 10 ⁻¹² Wm ⁻².

Známý:

β = 10 dB

Io = ^10⁻¹² W _/ ^m²

x = 1000

Požadovaná intenzita

Řešení:

Intenzita zdroje zvuku:

Intenzita 1000 zdrojů zvuku:

I = (1000)(10⁻¹ ⁾ = ( ^10³ ) ( ^10⁻¹ )

I = ^10⁻⁶ W/ ^m²

4. Hladina zvuku objektu A je 40 dB a hladina zvuku objektu B je 60 dB. I o ₌ 10⁻¹² ^W m⁻² ^. Určete 100β _A : 10β _B.

Známý:

Hladina hluku A = 40 dB

Hladina zvuku B = 60 dB

Io = ^10⁻¹² W ^m⁻² ._​

Hledá se : 100β _A : 10β _B

Řešení:

Hladina hluku 100 A:

β = 40 + 10 log 100

β = 40 + 10 log ^10⁻¹

β = 40 + (2)(10)(log 10)

β = 40 + (2)(10)(1)

β = 40 + 20

β = 60 dB

Hladina zvuku 10 B:

β = 60 + 10 log 10

β = 60 + 10 log ^10⁻¹

β = 60 + (1)(10)(log 10)

β = 60 + (1)(10)(1)

β = 60 + 10

β = 70 dB

β _A : β _B

60 : 70

6 : 7

5. Pokud je bod P zdrojem zvuku, pak poměr intenzity zvuku v bodech S, R a Q je …

Známý:

Vzdálenost bodu Q od zdroje zvuku (r_Q) = 3 metry

Vzdálenost bodu R od zdroje zvuku (r _R ) = 6 metrů

Vzdálenost bodu S od zdroje zvuku (rS ₎ = 5 metrů

Intenzita zvuku v bodě Q = I _Q

Intenzita zvuku v bodě R = I _R

Intenzita zvuku v bodě S = I _S

Hledám: Porovnání intenzity zvuku v bodech S, R a Q ( _IS : I _R : I _Q )

Řešení:

Intenzita zvuku v bodě S:

Intenzita zvuku v bodě R:

Intenzita zvuku v bodě Q :

Porovnání intenzity zvuku v bodech S, R a Q:

6. Bod A je vzdálen od zdroje zvuku P, bod B je vzdálen 2P od zdroje zvuku a bod C je vzdálen 4P od zdroje zvuku. Porovnání intenzity zvuku v bodech A, B a C je …

Známý:

Vzdálenost bodu A od zdroje zvuku (r _A ) = P

Vzdálenost bodu B od zdroje zvuku (rB ₎ = 2P

Vzdálenost bodu C od zdroje zvuku (r _C ) = 4P

Intenzita zvuku v bodě A = I _A

Intenzita zvuku v bodě B = I _B

Intenzita zvuku v bodě C = I _C

Hledám: Porovnání intenzity zvuku v bodech A, B a C ( _IA : _IB : _IC )

Řešení:

Intenzita zvuku v bodě A:

Intenzita zvuku v bodě B:

Intenzita zvuku v bodě t C :

Porovnání intenzity zvuku v bodech A, B a C:

7. Zpívalo celkem 100 lidí. Pokud je úroveň intenzity zvuku jednoho studenta při zpěvu 40 dB (za předpokladu, že pro každé dítě je stejná), pak je intenzita výsledného zvuku … (I _o = 10 ^-12 Wm ^-2 )

Známý:

Úroveň intenzity jednoho studenta (TI) = 40 dB

Io = ^10⁻¹² W _/ ^m²

Počet studentů (x) = 100

Hledám: Intenzitu zvuku 100 studentů

Řešení:

Intenzita zvuku u studenta:

Intenzita zvuku 100 studentů:

I _x = (x)(I)

Ix ₌ (100)(10⁻⁴ ⁾ = ( ^10² )( ^10⁻⁴ )

I _x = ^10⁻⁶ W/ ^m²

8. Intenzita zvuku 100 identických strojů je 10⁻⁷ W· ^m⁻² . Pokud Io ₌ 10⁻¹² ^{W ·} m⁻² ^, pak je úroveň intenzity zvuku stroje…

Známý:

Intenzita zvuku 100 strojů (I _x ) = 10⁻⁷ ^W · ^m⁻²

Io = ^10⁻¹² W _/ ^m²

Počet strojů (x) = 100 = ^10²

Požadovaná : Hladina intenzity zvuku stroje (TI)

Řešení:

Intenzita zvuku stroje:

I _x = (x)(I)

10⁻⁷ = (10² ^{) (} I)

I = 10⁻⁷ ^/ 10² ⁼ ( ^10⁻⁷ )( ^10⁻² ) = ^10⁻⁷

Hladina intenzity zvuku stroje (TI):

9. Intenzita zvuku zdroje zvuku je 6 x 10⁻⁶ ^W /cm² ^. Pokud se hladina intenzity zvuku zvýší o 10 db, určete intenzitu zvuku.

Známý:

Intenzita (I) = 6 x ^10⁻⁶ W/ ^cm²

Io ₌ 10 ^-12 W/m ² = 10 ^-12 W / 10 ⁴ cm ² = 10 ^-16 W/cm ²

Požadovaná: Intenzita zvuku

Řešení:

Přičtení intenzity zvuku 10 W/m² ⁼ 10⁻³ ^W /cm² ^odpovídá přičtení hladiny intenzity zvuku 10 dB. Přičtení intenzity zvuku 10⁻² ^W /m² ⁼ 10⁻² ^W /cm² ^odpovídá přičtení hladiny intenzity zvuku 20 dB. A tak dále.

Pokud se úroveň intenzity zvýší o 10 dB, intenzita se zvýší o 10⁻³ ^W /cm² ^. Intenzita se tedy rovná 6 × ^10⁶ W/cm² ⁺ ( 10⁴ W/cm² ⁾ = (6 × 10⁶ ^W /cm² ⁾ + (100 × 10⁶ ^W /cm² ⁾ = 10⁶ × ^10⁶ W/ ^cm².

10. Pozorovatel A je 5 m od zdroje zvuku. Pozorovatel B je 10 m od stejného zdroje zvuku. Poměr intenzity zvuku slyšeného pozorovateli B a A je tedy…

Známý:

Vzdálenost A od zdroje zvuku (r _A ) = 5 metrů

Vzdálenost B od zdroje zvuku (r _B ) = 10 metrů

Hledá se: Poměr intenzity zvuku slyšený pozorovateli B a A

Řešení:

I _B : I _A = 1 : 4

Správná odpověď je B.

1. Co je to intenzita zvuku a jak se liší od hlasitosti?
   • OdpověďIntenzita zvuku je mírou akustického výkonu na jednotku plochy, obvykle měřená ve wattech na metr čtvereční (W/m²). Hlasitost je na druhou stranu subjektivní vnímání síly zvuku, obvykle měřené v decibelech (dB). Zatímco intenzita je objektivní, fyzikální měření, hlasitost je subjektivní zážitek, který se může u jednotlivých lidí lišit.
2. Jak souvisí zákon inverzní kvadratiky s intenzitou zvuku?
   • OdpověďZákon inverzní kvadratické úhlopříčky říká, že intenzita zvuku klesá s druhou mocninou vzdálenosti od zdroje. To znamená, že jak se vzdalujete od zdroje, intenzita rychle klesá.
3. Proč dva zvuky se stejnou intenzitou nemusí nutně mít vnímanou hlasitost stejně?
   • OdpověďLidské ucho má různou citlivost na různé frekvence. Proto i když dva zvuky mají stejnou intenzitu, ale různé frekvence, mohou být vnímány jako zvuky s různou úrovní hlasitosti.
4. Jak souvisí intenzita zvuku s amplitudou zvukové vlny?
   • OdpověďIntenzita zvuku je přímo úměrná druhé mocnině amplitudy zvukové vlny. Pokud se amplituda zvukové vlny zdvojnásobí, intenzita se zvýší čtyřnásobně.
5. Proč může být šepot v tiché místnosti jasně slyšitelný, ale stejný šepot vedle řvoucího vodopádu neslyšitelný?
   • OdpověďTo je způsobeno rozdílem v hladinách hluku v pozadí. V tiché místnosti je hladina hluku v pozadí nízká, což umožňuje vyniknout šepotu. V blízkosti vodopádu intenzivní hluk maskuje tichý šepot, takže je neslyšitelný.
6. Jaký je práh sluchu a práh bolesti z hlediska intenzity zvuku?
   • OdpověďPráh sluchu je nejtišší zvuk, který průměrné lidské ucho slyší, obvykle s intenzitou okolo 10^-12 W / m²Práh bolesti, který představuje hladiny zvuku, jež mohou způsobit bolest a potenciální poškození ucha, je kolem 1 W / m².
7. Proč se zvuky zdají tišší, když jsou slyšet přes zeď nebo jinou překážku?
   • OdpověďKdyž zvukové vlny narazí na bariéru, část energie se odrazí, absorbuje a propustí. Absorpce a odraz snižují intenzitu zvuku, který je přenášen bariérou, a tím ztišují jeho zvuk.
8. Jak frekvence ovlivňuje intenzitu zvuku, který je absorbován materiály?
   • OdpověďRůzné materiály mají pro různé frekvence různé absorpční koeficienty. Například nízké frekvence (basové zvuky) se hůře absorbují a mohou snáze pronikat zdmi než vyšší frekvence.
9. Proč koncertní sály a divadla investují do zvukové izolace a akustických úprav?
   • OdpověďZvuková izolace pomáhá udržovat nežádoucí vnější hluk venku a zabraňuje úniku zvuku ven, čímž zajišťuje, že v místě konání je slyšet pouze požadovaný zvuk. Akustické úpravy pomáhají kontrolovat odrazy zvuku v místě konání a zajišťují tak jasné a rovnoměrné rozložení zvuku.
10. Jak souvisí intenzita zvuku s potenciálním poškozením sluchu?

• OdpověďDlouhodobé vystavení vysoce intenzivním zvukům může vést k poškození nebo ztrátě sluchu. Intenzita a délka trvání expozice hrají roli; i krátké vystavení extrémně hlasitým zvukům může způsobit trvalé poškození, zatímco dlouhodobé vystavení středně hlasitým zvukům může být také škodlivé.