Äänen intensiteetti – ongelmat ja ratkaisut
1. Pisteet A ja B sijaitsevat 4 metrin ja 9 metrin etäisyydellä äänilähteestä. Jos I A ja I B ovat intensiteetit pisteessä A ja pisteessä B, niin I A : I B =…
Tunnettu:
Pisteen A etäisyys äänilähteestä (rA ) = 4 metriä
Pisteen B etäisyys äänilähteestä (r B ) = 9 metriä
Äänen intensiteetti pisteessä A = I A
Äänen intensiteetti pisteessä B = IB
Etsitään: I A : I B
ratkaisu:
I A r A 2 = I B r B 2
IA 4 2 = IB 9 2
IA 16 = IB 81
IA / IB = 81/16
2. Äänilähteen intensiteetti on 10 −9 Wm −2 . I o = 10 −12 Wm −2 . Mikä on 10 äänilähteen äänitaso?
ratkaisu:
Tunnettu:
I = 10⁻⁹ W/ m²
Io = 10⁻⁶ W / m²
x = 10
Tunnettu: Äänenvoimakkuus (β)
ratkaisu:
3. Äänilähteen äänenvoimakkuus on 10 dB. Mikä on 1000 äänilähteen intensiteetti? Pienin intensiteetti Io = 10 −12 Wm −2.
Tunnettu:
β = 10 dB
Io = 10⁻⁶ W / m²
x = 1000
Etsitään : Intensiteetti
ratkaisu:
Äänen lähteen intensiteetti:
1000 äänilähteen intensiteetti:
I = (1000)(10⁻¹ ) = ( 10⁻³ )( 10⁻¹ )
I = 10⁻⁸ W/ m²
4. A:n äänitaso on 40 dB ja B:n äänitaso on 60 dB. I o = 10⁻⁶ W m⁻² . Määritä 100β A : 10β B.
Tunnettu:
A:n äänitaso = 40 dB
B:n äänitaso = 60 dB
Io = 10⁻⁶ W m⁻² .
Etsitään : 100β A : 10β B
ratkaisu:
100 A:n melutaso:
β = 40 + 10 log100
β = 40 + 10 log101
β = 40 + (2)(10)(log10)
β = 40 + (2)(10)(1)
β = 40 + 20
β = 60 dB
10 B:n äänitaso:
β = 60 + 10 log10
β = 60 + 10 log101
β = 60 + (1)(10)(log10)
β = 60 + (1)(10)(1)
β = 60 + 10
β = 70 dB
βA : βB
60: 70
6: 7
5. Jos piste P on äänen lähde, niin äänen intensiteettien suhde pisteisiin S, R ja Q on …
Tunnettu:
Pisteen Q etäisyys äänilähteestä (rQ) = 3 metriä
Pisteen R etäisyys äänilähteestä (r R ) = 6 metriä
Pisteen S etäisyys äänilähteestä (rS ) = 5 metriä
Äänen intensiteetti pisteessä Q = I Q
Äänen intensiteetti pisteessä R = I R
Äänen intensiteetti pisteessä S = I S
Etsitään: Äänen intensiteetin vertailu pisteissä S, R ja Q ( IS : IR : IQ )
ratkaisu:
Äänen intensiteetti pisteessä S:
Äänen intensiteetti pisteessä R:
Äänen intensiteetti pisteessä Q :
Äänen voimakkuuden vertailu pisteissä S, R ja Q:
6. Piste A on P:n päässä äänilähteestä, piste B on 2P:n päässä äänilähteestä ja piste C on 4P:n päässä äänilähteestä. Äänen intensiteetin vertailu pisteissä A, B ja C on …
Tunnettu:
Pisteen A etäisyys äänilähteestä (r A ) = P
Pisteen B etäisyys äänilähteestä (r B ) = 2P
Pisteen C etäisyys äänilähteestä (r C ) = 4P
Äänen intensiteetti pisteessä A = I A
Äänen intensiteetti pisteessä B = IB
Äänen intensiteetti pisteessä C = I C
Etsitään: Äänenvoimakkuuden vertailu pisteissä A, B ja C ( IA : I B : I C )
ratkaisu:
Äänen intensiteetti pisteessä A:
Äänen intensiteetti pisteessä B:
Äänen intensiteetti pisteessä t C:
Äänen voimakkuuden vertailu pisteissä A, B ja C:
7. Yhteensä 100 ihmistä lauloi. Jos yhden oppilaan äänenvoimakkuus laulaessaan on 40 dB (olettaen, että jokaisella lapsella on sama äänenvoimakkuus), niin syntyvän äänen intensiteetti on … ( Io = 10⁻⁶ Wm⁻² )
Tunnettu:
Yhden oppilaan intensiteettitaso (TI) = 40 dB
Io = 10⁻⁶ W / m²
Opiskelijoiden lukumäärä ( x) = 100
Etsitään: Sadan oppilaan äänenvoimakkuus
ratkaisu:
Opiskelijan äänenvoimakkuus:
100 oppilaan äänenvoimakkuus:
Minä x = (x)(I)
I x = (100)(10⁻⁸ ) = ( 10² )( 10⁻⁸ )
I x = 10⁻⁶ W/ m²
8. Sadan samanlaisen koneen äänenvoimakkuus on 10⁻⁷ Watt.m⁻² . Jos Io = 10⁻⁷ Watt.m⁻² , niin koneen äänenvoimakkuuden taso on …
Tunnettu:
100 koneen äänenvoimakkuus (I x ) = 10⁻⁷ Watt.m⁻²
Io = 10⁻⁶ W / m²
Koneiden lukumäärä (x) = 100 = 10 2
Haluttu : Koneen äänenvoimakkuustaso (TI)
ratkaisu:
Koneen äänenvoimakkuus:
Minä x = (x)(I)
10⁻⁷ = (10⁻² ) ( I)
I = 10⁻⁷ / 10⁻² = ( 10⁻⁷ )( 10⁻² ) = 10⁻⁷
Koneen äänenvoimakkuuden taso (TI):
9. Äänilähteen äänen intensiteetti on 6 x 10⁻⁶ W /cm² . Jos äänen intensiteettitaso nousee 10 dB, määritä äänen intensiteetti.
Tunnettu:
Intensiteetti (I) = 6 x 10⁻⁶ W/ cm²
I o = 10 -12 W/m 2 = 10 -12 W / 10 4 cm 2 = 10 -16 W/cm 2
Etsitään: Äänen intensiteetti
ratkaisu:
Äänen intensiteetin 10 W/m 2 = 10-3 W/cm 2 lisääminen vastaa 10 dB:n äänen intensiteettitason lisäämistä . Äänen intensiteetin 10 2 W/m 2 = 10-2 W/cm 2 lisääminen vastaa 20 dB:n äänen intensiteettitason lisäämistä. Ja niin edelleen.
Jos intensiteettitasoa nostetaan 10 dB:llä, intensiteetti kasvaa 10⁻⁴ W /cm² . Näin ollen intensiteetiksi tulee 6 x 10⁻⁴ W/cm² + ( 10⁻⁴ W/cm² ) = (6 x 10⁻⁴ W /cm² ) + (100 x 10⁻⁴ W /cm² ) = 10⁻⁴ x 10⁻⁴ W/ cm².
10. Havaitsija A on 5 metrin päässä äänilähteestä. Havaitsija B on 10 metrin päässä samasta äänilähteestä. Joten havaitsijoitten B ja A kuulemien äänenvoimakkuuksien suhde on...
Tunnettu:
A:n etäisyys äänilähteestä (r A ) = 5 metriä
B:n etäisyys äänilähteestä (r B ) = 10 metriä
Etsitään: Havaitsijoiden B ja A kuuleman äänen voimakkuuden suhde
ratkaisu:
IB :IA = 1 :4
Oikea vastaus on B.
- Mikä on äänen intensiteetti ja miten se eroaa äänenvoimakkuudesta?
- VastausÄänen intensiteetti on äänen tehon mitta pinta-alayksikköä kohti, yleensä mitattuna watteina neliömetriä kohti (W/m²).2). Äänenvoimakkuus on puolestaan subjektiivinen käsitys äänen voimakkuudesta, jota tyypillisesti mitataan desibeleinä (dB). Vaikka intensiteetti on objektiivinen, fyysinen mitta, äänenvoimakkuus on subjektiivinen kokemus, joka voi vaihdella yksilöiden välillä.
- Miten käänteinen neliölaki liittyy äänen voimakkuuteen?
- VastausKäänteinen neliölaki sanoo, että äänen intensiteetti pienenee etäisyyden neliössä lähteestä. Tämä tarkoittaa, että kun siirryt kauemmas lähteestä, intensiteetti laskee nopeasti.
- Miksi kahdella saman intensiteetin omaavalla äänellä ei välttämättä ole samaa koettua voimakkuutta?
- VastausIhmisen korvalla on erilainen herkkyys eri taajuuksille. Siksi, vaikka kahdella äänellä olisi sama intensiteetti, mutta eri taajuudet, ne voidaan havaita eri äänenvoimakkuustasoilla.
- Miten äänen intensiteetti liittyy ääniaallon amplitudiin?
- VastausÄänen intensiteetti on suoraan verrannollinen ääniaallon amplitudin neliöön. Jos ääniaallon amplitudi kaksinkertaistuu, intensiteetti kasvaa nelinkertaiseksi.
- Miksi kuiskaus hiljaisessa huoneessa voi olla selvästi kuultavissa, mutta sama kuiskaus pauhaavan vesiputouksen vieressä on kuulumaton?
- VastausTämä johtuu taustamelun eroista. Hiljaisessa huoneessa taustamelun taso on alhainen, jolloin kuiskaus erottuu. Vesiputouksen vieressä voimakas melu peittää hiljaisen kuiskauksen, jolloin se ei kuulu.
- Mikä on kuulokynnys ja kipukynnys äänen voimakkuuden suhteen?
- VastausKuulokynnys on hiljaisin ääni, jonka keskimääräinen ihmiskorva voi kuulla, tyypillisesti noin Kipukynnys, joka edustaa kipua ja mahdollista korvavauriota aiheuttavia äänitasoja, on noin .
- Miksi äänet tuntuvat hiljaisemmilta seinän tai muun esteen läpi kuuluessa?
- VastausKun ääniaallot kohtaavat esteen, osa energiasta heijastuu, absorboituu ja siirtyy eteenpäin. Absorptio ja heijastuminen vähentävät esteen läpi kulkevan äänen voimakkuutta, jolloin se kuulostaa hiljaisemmalta.
- Miten taajuus vaikuttaa materiaalien absorboiman äänen voimakkuuteen?
- VastausEri materiaaleilla on vaihtelevat absorptiokertoimet eri taajuuksilla. Esimerkiksi matalat taajuudet (bassoäänet) imeytyvät vaikeammin ja voivat läpäistä seiniä helpommin kuin korkeammat taajuudet.
- Miksi konserttipaikat ja teatterit investoivat äänieristykseen ja akustiikkaan?
- VastausÄänieristys auttaa pitämään ei-toivotun ulkoisen melun loitolla ja estää äänen vuotamisen ulos varmistaen, että vain haluttu ääni kuuluu tilassa. Akustiikkakäsittelyt auttavat hallitsemaan äänen heijastuksia tilassa varmistaakseen selkeän ja tasaisen äänen jakautumisen.
- Miten äänen voimakkuus liittyy mahdollisiin kuulovaurioihin?
- VastausPitkäaikainen altistuminen korkeille äänitasoille voi johtaa kuulovaurioon tai -menetykseen. Altistuksen voimakkuudella ja kestolla on molemmilla merkitystä; jo lyhytaikainen altistuminen erittäin koville äänille voi aiheuttaa pysyviä vaurioita, kun taas pitkäaikainen altistuminen kohtalaisen koville äänille voi myös olla haitallista.
