ஒலிச் செறிவு மற்றும் செறிவு நிலை சூத்திரம்

ஒலிச் செறிவு மற்றும் செறிவு நிலை சூத்திரங்கள்

ஒலி என்பது காற்று, நீர் அல்லது திடப்பொருட்கள் போன்ற ஒரு ஊடகத்தின் வழியே பரவும் ஒரு இயந்திர அலையாகும். ஒலிச் செறிவு மற்றும் ஒலிச் செறிவு நிலைகள் என்பவை, நாம் ஒலியை எவ்வாறு கேட்கிறோம் மற்றும் உணர்கிறோம் என்பதைப் புரிந்துகொள்ள உதவும் இயற்பியலின் முக்கியமான கருத்துருக்களாகும். இந்தக் கட்டுரை, ஒலிச் செறிவின் அடிப்படைக் கருத்து, செறிவு மற்றும் ஒலிச் செறிவு நிலைகள் தொடர்பான சூத்திரங்கள், மற்றும் அன்றாட வாழ்வில் அவற்றின் பயன்பாடுகள் ஆகியவற்றை விளக்கும்.

ஒலிச் செறிவின் அடிப்படைக் கருத்து

ஒலிச்செறிவு என்பது ஒரு ஒலி அலையானது ஓரலகுப் பரப்பில் ஓரலகு நேரத்தில் கொண்டுசெல்லும் ஆற்றலின் அளவைக் குறிக்கிறது. கணிதரீதியாக, ஒலிச்செறிவை (I) பின்வருமாறு வெளிப்படுத்தலாம்:

[ I = \frac{P}{A} ]

எங்கே:
– I என்பது ஒலியின் செறிவு (வாட்ஸ்/சதுர மீட்டரில், W/m²).
– P என்பது ஒலி மூலத்தால் ஓரலகு நேரத்திற்கு உமிழப்படும் திறன் அல்லது ஆற்றல் (வாட்களில், W).
– A என்பது ஒலி அலை கடந்து செல்லும் பரப்பளவு (சதுர மீட்டரில், மீ²).

ஒலிச் செறிவு என்பது, ஒலி மூலத்திலிருந்து ஒரு குறிப்பிட்ட தூரத்தில் ஒரு ஒலி எவ்வளவு வலுவாக அல்லது பலவீனமாக கேட்கப்படுகிறது என்பதை விவரிக்கிறது.

ஒலி செறிவு நிலை (செறிவு நிலை)

ஒலிச் செறிவு நிலை என்பது, பொதுவாக ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்ட ஒரு குறிப்புச் செறிவுடன் ஒப்பிட்டு, ஒலிச் செறிவைக் குறிக்கும் ஒரு மடக்கை அளவீடு ஆகும். ஒலிச் செறிவு நிலையை அளவிடப் பயன்படுத்தப்படும் அலகு டெசிபெல் (dB) ஆகும். ஒலிச் செறிவு நிலையைக் (L) கணக்கிடுவதற்கான சூத்திரம்:

\[ L = 10 \log_{10} \left( \frac{I}{I_0} \right) \]

எங்கே:
– L என்பது ஒலிச்செறிவின் அளவு (டெசிபல்களில், dB).
– I என்பது அளவிடப்பட்ட ஒலிச் செறிவு (W/m² இல்).
– I₀ என்பது குறிப்புச் செறிவு, இது பொதுவாக \( 10^{-12} \) W/m² ஆகும், இதுவே மனிதனின் கேட்கும் வரம்பு.

ஒலிச் செறிவு மற்றும் செறிவு அளவைக் கணக்கிடுவதற்கான எடுத்துக்காட்டு

இந்தக் கருத்தைத் தெளிவுபடுத்த, ஒலிச் செறிவு மற்றும் செறிவு நிலைகளைக் கணக்கிடுவதற்கான சில எடுத்துக்காட்டுகளைப் பார்ப்போம்.

எடுத்துக்காட்டு 1: ஒலிச் செறிவைக் கணக்கிடுதல்

ஒரு ஒலி மூலம் 0,01 வாட் ஆற்றலை வெளியிடுகிறது என்றும், இந்த ஆற்றல் எல்லா திசைகளிலும் சமமாகப் பரவுகிறது என்றும் வைத்துக்கொள்வோம். ஒலி மூலத்திலிருந்து 2 மீட்டர் தொலைவில் உள்ள ஒலிச் செறிவைக் கணக்கிடுங்கள்.

தீர்வு:

2 மீட்டர் ஆரம் கொண்ட ஒரு கோளத்தின் மேற்பரப்பு பரப்பளவு:

\[ A = 4 \pi r^2 \]
\[ A = 4 \pi (2)^2 \]
\[ A = 16 \pi \text{ m}^2 \]

ஒலியின் செறிவை பின்வரும் சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடலாம்:

[ I = \frac{P}{A} ]
\[ I = \frac{0,01 \text{ W}}{16 \pi \text{ m}^2} \]
\[ I \approx \frac{0,01}{50,24} \text{ W/m}^2 \]
\[ I \approx 1,99 \times 10^{-4} \text{ W/m}^2 \]

எடுத்துக்காட்டு 2: ஒலிச் செறிவு அளவைக் கணக்கிடுதல்

மூலத்திலிருந்து ஒரு குறிப்பிட்ட தூரத்தில் ஒலிச்செறிவு \( 1,99 \times 10^{-4} \) W/m² எனில், ஒலிச்செறிவு அளவை டெசிபல்களில் கணக்கிடுக.

தீர்வு:

ஒலிச் செறிவு நிலை சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி:

\[ L = 10 \log_{10} \left( \frac{I}{I_0} \right) \]
\[ L = 10 \log_{10} \left( \frac{1,99 \times 10^{-4}}{10^{-12}} \right) \]
\[ L = 10 \log_{10} \left( 1,99 \times 10^8 \right) \]
\[ L \approx 10 \log_{10} (1,99 \times 10^8) \]
\[ L \approx 10 \left( \log_{10} (1,99) + \log_{10} (10^8) \right) \]
\[ L \approx 10 \left( 0,3 + 8 \right) \]
\[ L \approx 10 \times 8,3 \]
[ L ≈ 83 dB ]

ஒலியின் தீவிரத்தை பாதிக்கும் காரணிகள்

ஒலியின் செறிவைப் பல காரணிகள் பாதிக்கலாம், அவற்றுள் சில:

1. ஒலி மூலத்திலிருந்து உள்ள தூரம்: ஒலி மூலத்திலிருந்து தூரம் அதிகரிக்க அதிகரிக்க, ஒலியின் செறிவு குறைகிறது. இதற்குக் காரணம், ஆற்றலானது ஒரு பரந்த பகுதியில் பரவுவதே ஆகும்.
2. பரவும் ஊடகம்: ஒலியின் வேகமும் பரவலும் அது பரவும் ஊடகத்தால் பாதிக்கப்படுகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, ஒலி காற்றை விட நீரில் வேகமாகப் பயணிக்கிறது.
3. ஒலி மூலங்களின் பண்புகள்: ஒலி மூலத்தின் ஆற்றலும், ஒலி அலைகளின் அதிர்வெண்ணும் உருவாகும் தீவிரத்தைப் பாதிக்கின்றன.

ஒலிச் செறிவு மற்றும் செறிவு நிலை பயன்பாடு

செறிவு மற்றும் ஒலிச் செறிவு நிலைகள் போன்ற கருத்துக்கள் பல்வேறு நடைமுறைப் பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, அவையாவன:

1. தொழில்சார் சுகாதாரம் மற்றும் பாதுகாப்பு: பணியிடத்தில் இரைச்சலைக் கட்டுப்படுத்தவும், அதிகப்படியான இரைச்சல் வெளிப்பாட்டினால் ஏற்படும் செவித்திறன் இழப்பைத் தடுக்கவும், ஒலிச்செறிவின் அளவை அளவிடுவது அவசியமாகும்.
2. அறை ஒலியியல்: கலையரங்குகள் மற்றும் ஒலிப்பதிவுக் கூடங்கள் போன்ற அறைகளின் ஒலியியல் வடிவமைப்பானது, உகந்த ஒலித் தரத்தை உறுதி செய்வதற்காக ஒலியின் செறிவைக் கருத்தில் கொள்கிறது.
3. ஒலிபெருக்கி அமைப்புகள்: ஒலி மற்றும் ஒலிபெருக்கி அமைப்புகளில், ஒலியின் அளவையும் தரத்தையும் கட்டுப்படுத்த ஒலிச் செறிவு பயன்படுத்தப்படுகிறது.
4. மருத்துவ நோயறிதல்: மருத்துவத் துறையில், அல்ட்ராசவுண்ட் அதிக செறிவுள்ள ஒலி அலைகளைப் பயன்படுத்தி உடலுக்குள் உள்ள திசுக்களின் படங்களை உருவாக்குகிறது.

பல்வேறு ஒலி மூலங்களுக்கான செறிவு நிலை கணக்கீடு

பல ஒலி மூலங்கள் ஒரே நேரத்தில் இயங்கும்போது, ​​மொத்தச் செறிவு என்பது ஒவ்வொரு மூலத்தின் செறிவுகளின் கூட்டுத்தொகையாகும். இருப்பினும், மொத்தச் செறிவு அளவைக் கணக்கிட, நாம் டெசிபல் மதிப்புகளை வெறுமனே கூட்டுவதில்லை. மாறாக, நாம் நேரியல் செறிவுக்குத் திரும்பி, செறிவுகளைக் கூட்டி, பின்னர் மீண்டும் டெசிபல்களாக மாற்ற வேண்டும்.

முறையே 70 டெசிபல் மற்றும் 75 டெசிபல் செறிவு நிலைகளைக் கொண்ட இரண்டு ஒலி மூலங்கள் இருப்பதாகக் கொள்வோம். மொத்த செறிவு நிலையைக் கணக்கிடுங்கள்.

தீர்வு:

செறிவு நிலைகளை நேரியல் செறிவாக மாற்றவும்:

\[ I_1 = I_0 \times 10^{L_1/10} \]
\[ I_1 = 10^{-12} \times 10^{70/10} \]
\[ I_1 = 10^{-12} \times 10^7 \]
\[ I_1 = 10^{-5} \text{ W/m}^2 \]

\[ I_2 = I_0 \times 10^{L_2/10} \]
\[ I_2 = 10^{-12} \times 10^{75/10} \]
\[ I_2 = 10^{-12} \times 10^{7,5} \]
\[ I_2 = 10^{-12} \times 3,16 \times 10^7 \]
\[ I_2 = 3,16 \times 10^{-5} \text{ W/m}^2 \]

தீவிரங்களைக் கூட்டவும்:

[ I_{\text{மொத்தம்}} = I_1 + I_2 ]
\[ I_{\text{total}} = 10^{-5} + 3,16 \times 10^{-5} \]
\[ I_{\text{total}} = 4,16 \times 10^{-5} \text{ W/m}^2 \]

மீண்டும் டெசிபல்களாக மாற்றவும்:

\[ L_{\text{total}} = 10 \log_{10} \left( \frac{I_{\text{total}}}{I_0} \right) \]
\[ L_{\text{total}} = 10 \log_{10} \left( \frac{4,16 \times 10^{-5}}{10^{-12}} \right) \]
\[ L_{\text{total}} = 10 \log_{10} (4,16 \times 10^7) \]
\[ L_{\text{total}} \approx 10 (\log_{10} 4,16 + \log_{10} 10^7) \]
\[ L_{\text{மொத்தம்}} \approx 10 (0,62 + 7) \]
\[ L_{\text{total}} \approx 76,2 \text{ dB} \]

முடிவுரை

ஒலிச் செறிவு மற்றும் ஒலிச் செறிவு நிலைகள் என்பவை, பல்வேறு சூழல்களில் ஒலியைப் புரிந்துகொள்ளவும் அளவிடவும் நமக்கு உதவும் இயற்பியல் மற்றும் பொறியியலின் முக்கியமான கருத்துருக்களாகும். பொருத்தமான சூத்திரங்களைப் பயன்படுத்தி, ஒரு ஒலி எவ்வளவு உரத்ததாக இருக்கிறது என்பதைக் கணக்கிடவும், அன்றாட வாழ்வில் இரைச்சலின் விளைவுகளைக் கட்டுப்படுத்தவும் நம்மால் முடியும். இந்த அறிவு, தொழில்சார் சுகாதாரம் மற்றும் பாதுகாப்பு முதல் ஒலியியல் வடிவமைப்பு மற்றும் மருத்துவ நோயறிதல் வரை பரந்த அளவிலான பயன்பாடுகளில் பயனுள்ளதாக இருக்கிறது. ஒலி சுற்றுச்சூழலுடன் எவ்வாறு தொடர்பு கொள்கிறது மற்றும் அதை நாம் எவ்வாறு அளவிடுகிறோம் என்பதைப் புரிந்துகொள்வது, அனைவருக்கும் மிகவும் வசதியான மற்றும் பாதுகாப்பான சூழல்களை உருவாக்க நமக்கு உதவுகிறது.