עוצמת הצליל - בעיות ופתרונות
1. נקודות A ו-B ממוקמות במרחק של 4 מטרים ו-9 מטרים ממקור הקול. אם I A ו-I B הן עוצמת הקול בנקודה A ובנקודה B, אז I A : I B =…
ידוע:
המרחק של נקודה A ממקור הקול (rA ) = 4 מטרים
מרחק נקודה B ממקור הקול (rB ) = 9 מטרים
עוצמת הקול בנקודה A = I A
עוצמת הקול בנקודה B = I B
מבוקש: I A : I B
פתרון:
אני אר א 2 = אני ב r ב 2
אני א 4 2 = אני ב 9 2
I A 16 = I B 81
I A / I B = 81/16
2. עוצמת מקור הקול היא 10⁻⁶ Wm⁻² . I o = 10⁻⁶ Wm⁻² . מהי עוצמת הקול של 10 מקורות קול?
פתרון:
ידוע:
אני = 10-9 וואט/ מ"ר
I o = 10-12 וואט/ מ"ר
x = 10
ידוע: עוצמת רעש (β)
פתרון:
3. עוצמת הקול של מקור קול היא 10 dB. מהי עוצמתם של 1000 מקורות קול? עוצמת הקול המינימלית I = 10 −12 Wm −2.
ידוע:
β = 10 dB
I o = 10-12 וואט/ מ"ר
x = 1000
מבוקש : עוצמה
פתרון:
עוצמת מקור הקול:
עוצמתם של 1000 מקורות צליל:
אני = (1000)(10-11 ) = ( 103 )( 10-11 )
אני = 10-8 וואט/ מ"ר
4. עוצמת הקול של A היא 40 dB, ועוצמת הקול של B היא 60 dB. I o = 10-12 W m -2 . קבע 100β A : 10β B.
ידוע:
רמת הקול של A = 40 dB
רמת הקול של B = 60 dB
אני = 10-12 וואט מ -2.
מבוקש : 100β א : 10β ב
פתרון:
עוצמת הרעש של 100 אמפר:
β = 40 + 10 log 100
β = 40 + 10 log 10 2
β = 40 + (2)(10)(לוג 10)
β = 40 + (2)(10)(1)
β = 40 + 20
β = 60 dB
עוצמת הקול של 10 B:
β = 60 + 10 log 10
β = 60 + 10 log 10 1
β = 60 + (1)(10)(לוג 10)
β = 60 + (1)(10)(1)
β = 60 + 10
β = 70 dB
β A : β B
60: 70
6: 7
5. אם נקודה P היא מקור הקול, אז היחס בין עוצמת הקול בנקודות S, R ו-Q הוא ...
ידוע:
המרחק של נקודה Q ממקור הקול (rQ) = 3 מטרים
המרחק של נקודה R ממקור הקול (r R ) = 6 מטרים
המרחק של נקודה S ממקור הקול (rS ) = 5 מטרים
עוצמת הקול בנקודה Q = IQ
עוצמת הקול בנקודה R = I R
עוצמת הקול בנקודה S = I S
מבוקש: השוואה של עוצמת הקול בנקודות S, R ו-Q ( IS : I R : I Q )
פתרון:
עוצמת הקול בנקודה S:
עוצמת הקול בנקודה R:
עוצמת הקול בנקודה Q :
השוואה של עוצמת הקול בנקודות S, R ו-Q:
6. נקודה A היא P ממקור הקול, נקודה B היא 2P ממקור הקול ונקודה C היא 4P ממקור הקול. השוואת עוצמת הקול ב- A , B ו-C היא...
ידוע:
מרחק נקודת A ממקור הקול (r A ) = P
מרחק נקודת B ממקור הקול (rB ) = 2P
מרחק נקודת C ממקור הקול (rC ) = 4P
עוצמת הקול בנקודה A = I A
עוצמת הקול בנקודה B = I B
עוצמת הקול בנקודה C = I C
מבוקש: השוואה של עוצמת הקול בנקודות A, B ו-C (I A : I B : I C )
פתרון:
עוצמת הקול בנקודה A:
עוצמת הקול בנקודה B:
עוצמת הקול בנקודה tC:
השוואה של עוצמת הקול ב- A, B ו- C:
7. סך הכל שרו 100 אנשים. אם עוצמת הצליל של תלמיד אחד בזמן השירה היא 40 dB (בהנחה שהעוצמה זהה עבור כל ילד), אז עוצמת הצליל המתקבל היא... (I o = 10 -12 Wm -2 )
ידוע:
רמת עוצמה של תלמיד אחד (TI) = 40 dB
I o = 10-12 וואט/ מ"ר
מספר התלמידים (x) = 100
מבוקש: עוצמת הקול של 100 תלמידים
פתרון:
עוצמת הקול של התלמיד:
עוצמת הקול של 100 תלמידים:
אני x = (x)(אני)
אני x = (100)(10-8 ) = ( 102 )( 10-8 )
אני x = 10-6 וואט/ מ"ר
8. עוצמת הקול של 100 מכונות זהות היא 10⁻⁶ וואט.מ⁻² . אם I₂ = 10⁻⁶ וואט.מ⁻² , אזי רמת עוצמת הקול של מכונה היא...
ידוע:
עוצמת הקול של 100 מכונות (I x ) = 10-7 וואט למטר -2
I o = 10-12 וואט/ מ"ר
מספר המכונות (x) = 100 = 102
רצוי : רמת עוצמת הקול של מכונה (TI)
פתרון:
עוצמת הקול של מכונה:
אני x = (x)(אני)
10 -7 = (10² ) (I)
אני = 10-7 / 102 = ( 10-7 )( 10-2 ) = 10-9
רמת עוצמת הקול של מכונה (TI):
9. עוצמת הקול של מקור קול היא 6 x 10-6 W/cm² . אם רמת עוצמת הקול עולה ב-10 dB, קבע את עוצמת הקול.
ידוע:
עוצמה (I) = 6 x 10-6 וואט / סמ"ר
I o = 10 -12 W/m 2 = 10 -12 W / 10 4 cm 2 = 10 -16 W/cm 2
מבוקש: עוצמת הצליל
פתרון:
תוספת עוצמת הקול של 10 וואט/מ"ר = 10-3 וואט /סמ"ר שווה ערך לתוספת רמת עוצמת הקול של 10 דציבלים. תוספת עוצמת הקול של 10-2 וואט /מ"ר = 10-2 וואט /סמ"ר שווה ערך לתוספת רמת עוצמת הקול של 20 דציבלים. וכן הלאה.
אם רמת העוצמה עולה ב-10 דציבלים, העוצמה עולה ב-10-3 וואט /סמ"ר . לכן העוצמה הופכת ל -6 x 10-6 וואט/סמ"ר ) + ( 10-4 וואט/סמ"ר ) = (6 x 10-6 וואט / סמ"ר ) + (100 x 10-6 וואט/סמ"ר ) = 10-6 x 10-6 וואט/ סמ"ר.
10. צופה א' נמצא במרחק של 5 מטרים ממקור צליל. בעוד שצופה ב' נמצא במרחק של 10 מטרים מאותו מקור צליל. לכן היחס בין עוצמת הצליל שנשמעת על ידי צופים ב' ו-א' הוא...
ידוע:
המרחק של A ממקור הקול (r A ) = 5 מטרים
המרחק של B ממקור הקול (rB ) = 10 מטרים
מבוקש: היחס בין עוצמת הקול שנשמעה על ידי צופים B ו-A
פתרון:
I B : I A = 1 : 4
התשובה הנכונה היא ב'.
- מהי עוצמת צליל וכיצד היא שונה מעוצמת קול?
- תשובהעוצמת הקול היא מדד לעוצמת הקול ליחידת שטח, הנמדדת בדרך כלל בוואטים למטר מרובע (W/m²).2עוצמה, לעומת זאת, היא תפיסה סובייקטיבית של עוצמת הצליל, הנמדדת בדרך כלל בדציבלים (dB). בעוד שעוצמה היא מדד פיזי אובייקטיבי, עוצמה היא חוויה סובייקטיבית שיכולה להשתנות בין אנשים.
- כיצד חוק הריבועים ההפוך קשור לעוצמת הקול?
- תשובהחוק הריבועים ההפוך קובע שעוצמת הקול פוחתת עם ריבוע המרחק מהמקור. משמעות הדבר היא שככל שמתרחקים מהמקור, העוצמה יורדת במהירות.
- מדוע שני צלילים בעלי עוצמה זהה לא בהכרח בעלי אותה עוצמה נתפסת?
- תשובהלאוזן האנושית יש רגישויות שונות לתדרים שונים. לכן, גם אם לשני צלילים יש אותה עוצמה אך תדרים שונים, הם עשויים להיתפס כבעלי רמות עוצמה שונות.
- כיצד עוצמת הקול קשורה למשרעת של גל קול?
- תשובהעוצמת הקול היא ביחס ישר לריבוע המשרעת של גל הקול. אם המשרעת של גל הקול מוכפלת, העוצמה תגדל פי ארבעה.
- מדוע לחישה בחדר שקט עשויה להיות נשמעת בבירור, אך אותה לחישה ליד מפל מים שואג אינה נשמעת?
- תשובההסיבה לכך היא ההבדל ברמות רעש הרקע. בחדר שקט, רמת רעש הרקע נמוכה, מה שמאפשר ללחישה לבלוט. ליד מפל, הרעש העז מסווה את הלחישה השקטה, מה שהופך אותה לבלתי נשמעת.
- מהו סף השמיעה וסף הכאב מבחינת עוצמת הקול?
- תשובהסף השמיעה הוא הצליל השקט ביותר שהאוזן האנושית הממוצעת יכולה לשמוע, בדרך כלל בעוצמה של בערך סף הכאב, המייצג רמות קול שעלולות לגרום לכאב ולנזק פוטנציאלי לאוזן, הוא בסביבות .
- מדוע צלילים נראים שקטים יותר כששומעים אותם דרך קיר או מחסום אחר?
- תשובהכאשר גלי קול נתקלים במחסום, חלק מהאנרגיה מוחזרת, נספגת ומועברת. הבליעה וההחזרה מפחיתים את עוצמת הצליל המועבר דרך המחסום, מה שגורם לו להישמע שקט יותר.
- כיצד משפיעה התדר על עוצמת הקול הנספג על ידי חומרים?
- תשובהלחומרים שונים יש מקדמי ספיגה משתנים עבור תדרים שונים. לדוגמה, תדרים נמוכים (צלילי בס) קשים יותר לספיגה ויכולים לחדור דרך קירות ביתר קלות מאשר תדרים גבוהים יותר.
- מדוע אולמות קונצרטים ותיאטראות משקיעים בבידוד אקוסטי וטיפולים אקוסטיים?
- תשובהבידוד אקוסטי מסייע במניעת חדירת רעשים חיצוניים לא רצויים ומונע דליפת רעשים החוצה, ומבטיח שרק הצליל הרצוי יישמע בתוך המקום. טיפולים אקוסטיים מסייעים בשליטה על החזרי הצליל בתוך המקום כדי להבטיח פיזור צליל ברור ואחיד.
- כיצד עוצמת הצליל קשורה לנזק אפשרי לשמיעה?
- תשובהחשיפה ממושכת לרמות רעש בעוצמה גבוהה עלולה לגרום לנזק או אובדן שמיעה. עוצמת החשיפה ומשך החשיפה משחקים תפקיד; אפילו חשיפות קצרות לצלילים חזקים במיוחד עלולות לגרום נזק קבוע, בעוד שחשיפה ארוכת טווח לצלילים חזקים במידה בינונית עלולה גם היא להיות מזיקה.
