לווייתן הכחול, בעל החיים הגדול ביותר, משמיע צליל חזק בהרבה מרעש של רקטה משגרת. עוצמה כזו אדם לא יכול לשאת. יש אפילו נשק רעש. עוצמת הקול שלו רק מעט יותר חזקה מקולו של הלוויתן.
מה קובע את עוצמת הקול? מדוע צלילים עזים ונמוכים יכולים לפגוע ואפילו להיות קטלניים, בעוד שגבוהים לא יכולים? מדוע נשמעים צלילים נמוכים במרחק גדול יותר מאשר גבוהים? המאמר יענה על שאלות אלו.
מה קובע את עוצמת הקול של הצליל
ערך זה תלוי בתדר הקול ובאורך הגל, בלחץ האקוסטי ובאנרגיה של זרם הקול. אבל דבר ראשון.
מה קובע את עוצמת הקול? הפיזיקה יודעת זה מכבר שעוצמת הקול נקבעת על פי מאפייני הגל. ככל שמקור הקול רוטט מהר יותר, כך גבוה יותרתדירות הגל וככל שאורכו קצר יותר. אנו קוראים לצלילים בתדר גבוה שקטים, אנו תופסים אותם כעדינים. אנו יכולים לשמוע רק ממרחק קצר בגלל אורך הגל הקטן. צלילים בתדר נמוך נחשבים מחוספסים, נתפסים כחזקים וניתן לשמוע אותם מרחוק.
לחץ אקוסטי וזרימת קול
מה קובע את עוצמת הקול? בנוסף למאפייני הגל, מהלחץ האקוסטי. לחץ זה גדול מלחץ אטמוספרי, הוא יוצר גוף רוטט. אם מקור הקול זז עם משרעת גדולה ותדר נמוך, הלחץ גדל מאוד.
הלחץ יוצר את האנרגיה של זרם הקול. ערך זה נמדד ב-W / m2 ומראה כמה אנרגיה קינטית עוברת דרך פני השטח בשנייה אחת. ככל שהלחץ גבוה יותר, הזרימה אינטנסיבית יותר.
עוצמת קול ואנרגיה
לשאלה במה תלויה עוצמת הקול, הפיזיקה נותנת את התשובה: מזרימת אנרגיית הקול. נניח שהאנרגיה עלתה פי 10 - הנפח יגדל בבל אחד (1 ב). בל היא יחידת עוצמה, עם זאת, מטעמי נוחות ודיוק המדידות, הוחלט להשתמש בדציבלים (1 dB=0.1 b).
סמן את אנרגיית הצליל ההתחלתית כ-E0. אם היא גדלה פי 10 ושווה ל-10 E0, אז עוצמת הקול תגדל ב-10 dB, אם פי 100 - ב-20 dB וכו'. לתנודות באנרגיית הקול שהאוזן האנושית יכולה לקלוט יש גבולות. הטווח שלהם הוא שינוי ב-10טריליון פעמים, שינוי עוצמת הקול - 130 dB. רמת אנרגיית קול מינימלית E0=10-12 W/m2. לא כולם יכולים לשמוע צליל כה חלש, אלא רק אדם עם שמיעה מאוד מפותחת. זה עם הערך של E0 שכל הצלילים מושווים כדי לאפיין אותם כשקטים או חזקים.
לבהירות, בואו ניתן דוגמאות לצלילים הנפוצים ביותר, נשווה את עוצמת הקול שלהם ואת האנרגיה של זרם הקול. מובן שצלילים נתפסים על ידי אדם ממרחק של כמה מטרים.
| סוג צליל | עוצמת הקול (db) | אנרגיית קול (W/m2) |
| רשרוש עלים | 10 | 10-11 |
| שעון מתקתק | 20 | 10-10 |
| שיחה רגועה | 40 | 10-8 |
| דיבור חזק | 70 | 10-5 |
| רחוב רועש | 90 | 10-3 |
| רכבת תחתית | 100 | 10-2 |
צלילים בלתי נשמעים וסף כאב
מה קובע את עוצמת הקול? בנוסף לכל מה שכבר נשקל, מסף השמיעה. הצליל יכול להיות חזק באופן שרירותי (עבור יצורים חיים אחרים או מכשירים מיוחדים), אבל אם התדר שלו נמוך מ-16-20 הרץ (אינפרסאונד) ויותר מ-16-20 קילו-הרץ (אולטרסאונד), אז לא נתפוס אותו.
למרות שאנחנו לא שומעים אינפרסאונד ואולטרסאונד,הם משפיעים על אדם בדרכים שונות. אינפרסאונד בעוצמה של 75 dB מזיק לבריאות, 120 dB הוא סף הכאב של אדם, וצליל של 180 dB מוביל למוות. השפעה זו מוסברת על ידי העובדה שתדרים נמוכים של אינפרסאונד מגבירים את הלחץ יותר מדי. אולטרסאונד אינו מסוכן, הוא נמצא בשימוש נרחב ברפואה, בתעשיות שונות, בבנייה.
