Синий кит - самое большое из ныне живущих животных, издает звук, который значительно громче шума стартующей ракеты. Такую громкость человек не может вынести. Существует даже шумовое оружие. Его громкость лишь немногим сильнее голоса кита.
От чего зависит громкость звука? Почему интенсивные и низкие звуки могут причинять боль и даже быть смертельно опасными, а высокие — нет? Почему низкие звуки слышны на большем расстоянии, чем высокие? Ответы на эти вопросы даст статья.
От чего зависит громкость звука
Вам будет интересно:Оформление кабинета истории в школе: варианты, стенды, плакаты
Эта величина зависит от частоты звука и длины волны, от акустического давления и энергии звукового потока. Но обо всем по порядку.
От чего зависит громкость звука? Физика давно знает, что громкость определяется характеристиками волны. Чем быстрее колеблется источник звука, тем выше частота волны и тем меньше ее длина. Высокочастотные звуки мы называем тихими, воспринимаем их как тонкие. Можем услышать только на небольшом расстоянии из-за малой длины волны. Звуки низкой частоты считаются грубыми, воспринимаются как громкие, их слышно издалека.
Акустическое давление и звуковой поток
От чего зависит громкость звука? Кроме характеристик волны, от акустического давления. Это давление, превышающее атмосферное, его порождает колеблющееся тело. Если источник звука движется с большой амплитудой, низкой частотой, давление сильно возрастает.
Давление создает энергию звукового потока. Эта величина измеряется в Вт/ м2 и показывает, какое количество кинетической энергии проходит через поверхность за 1 секунду. Чем выше давление, тем интенсивнее поток.
Громкость звука и его энергия
На вопрос, от чего зависит громкость звука, физика дает ответ: от потока звуковой энергии. Предположим, энергия возросла в 10 раз — громкость увеличится на один бел (1 б). Бел — это единица измерения громкости, однако для удобства и точности измерений было решено использовать децибелы (1 дб = 0,1 б).
Обозначим начальную звуковую энергию как Е0. Если она возрастет в 10 раз и будет равна 10 Е0, то громкость увеличится на 10 дб, если в 100 раз — на 20 дб и т. д. Колебания звуковой энергии, которые способно воспринять человеческое ухо, имеют границы. Их диапазон — это изменение в 10 триллионов раз, изменение громкости — 130 дб. Минимальный уровень звуковой энергии Е0=10-12 Вт/ м2. Такой слабый звук способен услышать не каждый, а только человек с очень развитым слухом. Именно с величиной Е0 сравнивают все звуки, чтобы охарактеризовать их как тихие или громкие.
Для наглядности приведем примеры самых распространенных звуков, сопоставим их громкости и величины энергии звукового потока. Подразумевается, что звуки воспринимаются человеком с расстояния в несколько метров.
| Вид звука | Громкость звука (дб) |
Энергия звукового потока (Вт/м2) |
| шелест листвы | 10 | 10-11 |
| тиканье часов | 20 | 10-10 |
| спокойный разговор | 40 | 10-8 |
| громкий разговор | 70 | 10-5 |
| шумная улица | 90 | 10-3 |
| поезд метро | 100 | 10-2 |
Неслышимые звуки и болевой порог
От чего зависит громкость звука? Кроме всего, что уже было рассмотрено, от порога слышимости. Звук может быть сколь угодно громким (для других живых существ или специальных приборов), но если его частота меньше 16-20 Гц (инфразвук) и больше 16-20 кГц (ультразвук), то мы его не воспримем.
Хотя и инфразвук, и ультразвук мы не слышим, они влияют на человека по-разному. Инфразвук громкостью 75 дб вредит здоровью, 120 дб — это болевой порог человека, а звук 180 дб приводит к смерти. Такой эффект объясняется тем, что низкие частоты инфразвука слишком сильно повышают давление. Ультразвук не представляет опасности, его широко применяют в медицине, разных отраслях промышленности, строительстве.