Klankintensiteit is die hoeveelheid energie wat 'n klankgolf in 1 sekonde deur 'n eenheidsoppervlakte van die medium oordra. Die intensiteit hang af van die frekwensie van die golf, van die akoestiese druk. Soos jy kan sien, word baie ander konsepte met intensiteit geassosieer: 'n klankgolf, sy frekwensie, akoestiese druk, die vloei van klankenergie. Om te verstaan wat intensiteit is, sal ons elke term wat daarmee geassosieer word in detail afbreek.
Hoe klank lyk
Klank kan van 'n vibrerende liggaam kom. Dit moet vinnig genoeg vibreer om 'n steuring in die medium te skep en 'n akoestiese golf te genereer. Vir die voorkoms daarvan is nog een voorwaarde egter nodig: die medium moet elasties wees. Elastisiteit is die vermoë om kompressie of enige ander vorm van vervorming te weerstaan (as ons van vaste stowwe praat). Ja, vaste stowwe, vloeistowwe, gasse en lug (as 'n mengsel van verskillende gasse) het elastisiteit, maar in verskillende grade.
Elastisiteitwaardebepaal deur digtheid. Dit is bekend dat soliede media (hout, metale, aardkors) klank baie beter gelei as vloeibare. En as ons water en lug vergelyk, dan divergeer die klankgolf in die tweede medium die ergste.
Die elastisiteit van lug en digter media is te wyte aan verskillende redes. In vloeistowwe en vaste stowwe is daar kragte van intermolekulêre interaksie. Hulle hou die deeltjies bymekaar in 'n kristalrooster, en dit is baie maklik vir 'n klankgolf om deur sy nodusse voort te plant.
Lugmolekules is nie aan mekaar verbind nie, hulle word deur groot afstande geskei. Deeltjies verdwyn nie as gevolg van voortdurende en wisselvallige beweging, sowel as swaartekrag nie. Dit is lankal opgemerk: hoe skaarser die lug is (byvoorbeeld in die boonste lae van die atmosfeer), hoe minder is die intensiteit, die hardheid van die klank. Daar is algehele stilte op die maan, nie omdat daar niks is om te klink nie, maar weens die gebrek aan lug.
Hoe 'n klankgolf deur die lug beweeg
Die grootste belangstelling vir ons is die voortplanting van 'n klank (akoestiese) golf in die lug. Wanneer die liggaam van sy aanvanklike posisie afwyk, druk dit nabygeleë lug aan die een kant van homself saam. Aan die ander kant is die medium skaars. Terugkeer na sy oorspronklike posisie, wyk die klankbron na die ander kant en druk die lug daar saam. Dit hou aan totdat die liggaam ophou beweeg.
Hoe tree deeltjies op?’n Ossillerende een word by hul chaotiese beweging gevoeg. In teenstelling met die konstante termiese beweging van molekules, het die vibrasiebeweging een rigting. In 'n laag lugwat loodreg op die rigting van afbuiging van die liggaam is, begin die deeltjies mekaar druk. Hulle beweeg saam met die klankbron in dieselfde rigting. Dus, afwisselende kompressie-rarefaksie van lug word van een laag lug na 'n ander oorgedra. Dit is die akoestiese golf. Klankintensiteit is 'n waarde wat afhang van die hoofkenmerke van die golf - frekwensie en lengte.
Klankfrekwensie
Die frekwensie van die golf hang af van hoe vinnig die klankbron vibreer. Alle liggame vibreer met verskillende frekwensies, maar nie elke frekwensie is vir ons persepsie beskikbaar nie. Die golwe wat ons hoor word klank genoem. Die frekwensie van 'n akoestiese golf word gemeet in hertz (1 Hz is gelyk aan 1 ossillasie per sekonde).
Lae saamgeperste en verdroogde lug wissel mekaar af. Die golflengte is gelyk aan die afstand tussen aangrensende lae waarin die druk dieselfde is. Klank beweeg nie onbepaald nie, want die golf word swakker soos die afstand groter word. Hoe ver dit beweeg, hang af van die lengte en frekwensie van die akoestiese golf. Hierdie hoeveelhede is direk eweredig: hoëfrekwensiegolwe is korter as laefrekwensiegolwe. Ons praat oor hoëfrekwensieklanke aangesien hoë, lae frekwensiegolwe lae klanke genereer.
Die vlak van klankintensiteit is direk afhanklik van die frekwensie van akoestiese vibrasies en golflengte. Dus, 'n muskietpiep klink met 'n frekwensie van 10 duisend Hz en het 'n golflengte van slegs 3,3 cm. Die geloe van 'n koei is 'n intense geluid wat vanaf ten minste 10 meter gehoor kan word. Sy frekwensie is 30 Hz.
Akoestiese druk
In elke laagdie lug wat die klankgolf bereik het, verander die druk óf op óf af. Die hoeveelheid waarmee dit toeneem in vergelyking met atmosferiese druk word akoestiese (klank)druk genoem.
Ons oor is ongelooflik sensitief. Dit is moeilik om te glo, maar dit onderskei tussen 'n drukverandering van 0,01 miljoenste van 'n gram per oppervlakte-eenheid. Die geritsel skep baie min druk, dit is gelyk aan 310-5 N/m2. Hierdie waarde is 31010 keer minder as atmosferiese druk. Dit blyk dat menslike gehoor meer akkuraat is as chemiese skale. Fisioloë het die elastisiteit van die trommelvlies bestudeer en die druk wat deur die stilste klank uitgeoefen word. Nadat hulle die data vergelyk het, het hulle tot die gevolgtrekking gekom dat die trommelvlies bult tot 'n afstand wat kleiner is as die grootte van 'n atoom.
Klankintensiteit en klankdruk hou direk verband. Wanneer die liggaam teen 'n lae frekwensie vibreer, verhoog dit die druk aansienlik - die klank kom sterk uit. Die intensiteit (sterkte) van klank is eweredig aan die kwadraat van akoestiese druk.
Soniese energievloei
Klanke van verskillende frekwensie en intensiteit word bepaal deur die vloei van klankenergie. Die klankgolf versprei in alle rigtings in die vorm van 'n bal. Hoe verder die golf beweeg, hoe swakker word dit. Die energie wat dit dra, word oor 'n toenemende gebied versprei - die klank bedaar. Die kwadraat van klankenergie is omgekeerd eweredig aan die kwadraat van die afstand na die vibrerende liggaam.
Die vloei van klankenergie is die hoeveelheid kinetiese energie wat dragolf oor 'n oppervlakte per sekonde. Dit verwys na die oppervlak van die medium, byvoorbeeld 'n laag lug wat reghoekig met die rigting van die elastiese golf geleë is. Energievloei word gemeet in watt (W).
Krag van klank
Die sterkte (intensiteit) van klank is 'n hoeveelheid, om te vind wat jy nodig het om te weet wat die vloei van energie is. Die waarde daarvan moet gedeel word deur die oppervlakte loodreg op die golfvoortplanting (in m2).
Klankintensiteit word met die letter I aangedui. Die minimum waarde van (I0) is 10-12 W/m2. Hoe hoër die intensiteit, hoe harder verskyn die klank. Die afhanklikheid van die sterkte van klank en hardheid is empiries vasgestel. Daar is waargeneem dat wanneer die intensiteit met 10 keer verhoog word, die volume met 10 desibel (db) toeneem, wanneer met 100 keer - met 20 dB.
Hoorbare en onhoorbare klanke
Fisiologie laat 'n persoon toe om klanke net binne sekere perke te hoor. As die liggaam teen 'n frekwensie groter as 16-20 kilohertz (kHz) en minder as 16-20 Hz vibreer, sal ons oor dit nie kan waarneem nie.
Die frekwensie en intensiteit van klank hou verband. Hoëfrekwensie klankgolwe dra baie min energie oor. Dit is nie genoeg om die akoestiese druk genoeg te verander om ons oordrom te laat vibreer nie. Daar word gesê dat sulke klanke buite die gehoordrempel is.
'n Golf met 'n frekwensie van minder as 16 duisend Hz word ultraklank genoem. Die bekendste wesens"praat" met ultraklank, dit is dolfyne en vlermuise. Infraklank, alhoewel ons dit nie hoor nie, kan teen 'n sekere intensiteit (190-200 dB) tot die dood lei, omdat dit die druk in die pulmonale alveoli te veel verhoog.
Interessant genoeg, by verskillende frekwensies is die afhanklikheid van hardheid en klankintensiteit verskillend. By medium frekwensies (ongeveer 1000 Hz) voel 'n persoon veranderinge in intensiteit met slegs 0,6 dB. Om frekwensievlakke te beperk is 'n heeltemal ander saak. Op hulle kan ons skaars 'n verandering in klankintensiteit met 3 eenhede onderskei.
Klassifikasie van klanke
Klankintensiteit word gemeet in W/m2, maar desibels word gebruik om klanke met mekaar te vergelyk en met 'n minimum vlak van intensiteit.
Klanke word verdeel in:
- baie swak (0-20 dB);
- swak (21-40 dB);
- matig (41-60 dB);
- hard (61-80 dB);
- baie hard (81-100 dB);
- oorverdowend (meer as 100 dB).
Die figuur toon voorbeelde van die mees algemene klanke van verskillende intensiteit.
Aanvaarbare tariewe
Konstante geraas of een wat lank aanhou, word agtergrondgeraas genoem. Vir 'n woonstel is 20-30 dB 'n normale vlak van agtergrondgeraas. Dit word deur 'n persoon as stilte ervaar. Klanke van 40 dB is ook aanvaarbaar, maar 'n volume van 60 dB is aanvaarbaar vir kantore en instansies. Langdurige blootstelling aan klanke met 'n volume van 70 dB lei totversteurings van die sentrale senuweestelsel. Dit is met so 'n hardheid dat die straat "klink", en op besige paaie bereik die geraas 85-90 dB. Klanke van 100 dB verminder gehoor en kan tot algehele gehoorverlies lei.
Klankintensiteit is 'n waarde waarvan die toelaatbare waardes in sanitêre reëls en regulasies (SanPiN) voorgeskryf word. Die tydperk waartydens daar toegelaat word om raserige huishoudelike toestelle aan te skakel, hard te praat, herstelwerk te doen, ens. word bepaal deur die Wet op Versekering van Vrede en Stilte. Dit word afsonderlik vir elke area geneem. Die tyd in elke streek kan verskil: iewers begin die dagure om 7:00 vm., en iewers om 9:00. Byvoorbeeld, in die Moskou-streek word die interval van 21:00 tot 8:00 op weeksdae en van 22:00 tot 10:00 oor naweke as stil in die nag beskou. Daarbenewens is daar 'n stil uur van 13:00 tot 15:00.
