Lydintensitet er mængden af energi, som en lydbølge overfører på 1 sekund gennem en enhedsareal af mediet. Intensiteten afhænger af bølgens frekvens, af det akustiske tryk. Som du kan se, er mange andre begreber forbundet med intensitet: en lydbølge, dens frekvens, akustiske tryk, strømmen af lydenergi. For at forstå, hvad intensitet er, vil vi opdele hvert udtryk, der er knyttet til det, i detaljer.
Sådan vises lyd
Lyd kan komme fra en vibrerende krop. Den skal vibrere hurtigt nok til at skabe en forstyrrelse i mediet og generere en akustisk bølge. Men for dets forekomst er endnu en betingelse nødvendig: mediet skal være elastisk. Elasticitet er evnen til at modstå kompression eller enhver anden form for deformation (hvis vi taler om faste stoffer). Ja, faste stoffer, væsker, gasser og luft (som en blanding af forskellige gasser) har elasticitet, men i varierende grad.
Elasticitetsværdibestemt af tæthed. Det er kendt, at faste medier (træ, metaller, jordskorpe) leder lyd meget bedre end flydende. Og hvis vi sammenligner vand og luft, så afviger lydbølgen værst i det andet medium.
Elasticiteten af luft og tættere medier skyldes forskellige årsager. I væsker og faste stoffer er der kræfter af intermolekylær interaktion. De holder partiklerne sammen i et krystalgitter, og det er meget nemt for en lydbølge at forplante sig gennem dens noder.
Luftmolekyler er ikke forbundet med hinanden, de er adskilt af store afstande. Partikler forsvinder ikke på grund af kontinuerlig og uregelmæssig bevægelse, samt tyngdekraften. Det har længe været bemærket: Jo mere sarte luften (for eksempel i de øverste lag af atmosfæren), jo mindre er intensiteten, lydstyrken. Der er fuldstændig stilhed på månen, ikke fordi der ikke er noget at lyde, men på grund af manglen på luft.
Hvordan en lydbølge rejser gennem luften
Den største interesse for os er udbredelsen af en lyd (akustisk) bølge i luften. Når kroppen afviger fra sin udgangsposition, komprimerer den nærliggende luft på den ene side af sig selv. På den anden side er mediet sjældent. Vender lydkilden tilbage til sin oprindelige position, afviger den til den anden side og komprimerer luften der. Dette fortsætter, indtil kroppen holder op med at bevæge sig.
Hvordan opfører partikler sig? En oscillerende føjes til deres kaotiske bevægelse. I modsætning til den konstante termiske bevægelse af molekyler har vibrationsbevægelsen én retning. I et luftlagsom er vinkelret på kroppens afbøjningsretning, begynder partiklerne at skubbe hinanden. De bevæger sig med lydkilden i samme retning. Således overføres vekslende kompression-sjældenhed af luft fra et luftlag til et andet. Dette er den akustiske bølge. Lydintensitet er en værdi, der afhænger af bølgens hovedkarakteristika - frekvens og længde.
Lydfrekvens
Bølgens frekvens afhænger af, hvor hurtigt lydkilden vibrerer. Alle kroppe vibrerer med forskellige frekvenser, men ikke hver frekvens er tilgængelig for vores opfattelse. Bølgerne vi hører kaldes lyd. Frekvensen af en akustisk bølge måles i hertz (1 Hz er lig med 1 oscillation pr. sekund).
Lag af komprimeret og fortærnet luft veksler. Bølgelængden er lig med afstanden mellem tilstødende lag, hvor trykket er det samme. Lyd rejser ikke i det uendelige, fordi bølgen bliver svagere, efterhånden som afstanden øges. Hvor langt den bevæger sig afhænger af længden og frekvensen af den akustiske bølge. Disse mængder er direkte proportionale: højfrekvente bølger er kortere end lavfrekvente. Vi taler om højfrekvente lyde, da høje, lavfrekvente bølger genererer lave lyde.
Niveauet af lydintensitet er direkte afhængig af frekvensen af akustiske vibrationer og bølgelængde. Så en myggeknynge lyder med en frekvens på 10 tusinde Hz og har en bølgelængde på kun 3,3 cm. Koens brøl er en intens lyd, der kan høres fra mindst 10 meter. Dens frekvens er 30 Hz.
Akustisk tryk
I hvert lagluften, som lydbølgen er nået til, ændres trykket enten op eller ned. Den mængde, hvormed det stiger i forhold til atmosfærisk tryk, kaldes akustisk (lyd) tryk.
Vores øre er utroligt følsomt. Det er svært at tro, men det skelner mellem en trykændring på 0,01 milliontedel gram pr. arealenhed. Raslen skaber meget lidt tryk, det er lig med 310-5 N/m2. Denne værdi er 31010 gange mindre end atmosfærisk tryk. Det viser sig, at menneskelig hørelse er mere præcis end kemiske skalaer. Fysiologer har undersøgt trommehindens elasticitet og trykket fra den mest stille lyd. Efter at have sammenlignet dataene kom de til den konklusion, at trommehinden buler ud til en afstand, der er mindre end størrelsen af et atom.
Lydintensitet og lydtryk er direkte relateret. Når kroppen vibrerer ved en lav frekvens, øger det trykket markant – lyden kommer kraftigt ud. Lydens intensitet (styrke) er proportional med kvadratet af akustisk tryk.
Sonic energiflow
Lyde af varierende frekvens og intensitet bestemmes af strømmen af lydenergi. Lydbølgen forplanter sig i alle retninger i form af en kugle. Jo længere bølgen bevæger sig, jo svagere bliver den. Den energi, den bærer, fordeles over et stigende areal – lyden aftager. Kvadraten af lydenergi er omvendt proportional med kvadratet af afstanden til det vibrerende legeme.
Flowet af lydenergi er mængden af kinetisk energi, der bærerbølge over et overfladeareal pr. sekund. Dette refererer til mediets overflade, for eksempel et luftlag placeret vinkelret på retningen af den elastiske bølge. Energiflow måles i watt (W).
Lydens kraft
Lydens styrke (intensitet) er en størrelse, for at finde ud af hvilken du skal vide, hvad energistrømmen er. Dens værdi skal divideres med overfladearealet vinkelret på bølgeudbredelsen (i m2).
Lydintensitet er angivet med bogstavet I. Minimumsværdien af (I0) er 10-12 W/m2. Jo højere intensitet, jo højere lyder lyden. Afhængigheden af styrken af lyd og lydstyrke blev etableret empirisk. Det er blevet observeret, at når intensiteten øges med 10 gange, øges lydstyrken med 10 decibel (db), når med 100 gange - med 20 dB.
Hørbare og uhørlige lyde
Fysiologi tillader en person kun at høre lyde inden for visse grænser. Hvis kroppen vibrerer med en frekvens, der er større end 16-20 kilohertz (kHz) og mindre end 16-20 Hz, vil vores øre ikke være i stand til at opfatte det.
Lydens frekvens og intensitet hænger sammen. Højfrekvente lydbølger transmitterer meget lidt energi. Det er ikke nok at ændre det akustiske tryk nok til at få vores trommehinde til at vibrere. Sådanne lyde siges at være uden for høretærsklen.
En bølge med en frekvens på mindre end 16 tusind Hz kaldes ultralyd. De mest berømte skabninger"snakke" med ultralyd, det er delfiner og flagermus. Infralyd, selvom vi ikke hører det, kan ved en vis intensitet (190-200 dB) føre til døden, fordi det øger trykket i lungealveolerne for meget.
Interessant nok er afhængigheden af lydstyrke og lydintensitet forskellig ved forskellige frekvenser. Ved mellemfrekvenser (ca. 1000 Hz) føler en person ændringer i intensitet med kun 0,6 dB. At begrænse frekvensniveauer er en helt anden sag. På dem kan vi næsten ikke skelne en ændring i lydintensitet med 3 enheder.
Klassificering af lyde
Lydintensitet måles i W/m2, dog bruges decibel til at sammenligne lyde med hinanden og med et minimumsniveau af intensitet.
Lyde er opdelt i:
- meget svag (0-20 dB);
- svag (21-40 dB);
- moderat (41-60 dB);
- højt (61-80 dB);
- meget højt (81-100 dB);
- døvende (mere end 100 dB).
Figuren viser eksempler på de mest almindelige lyde af varierende intensitet.
Acceptable priser
Konstant støj eller en, der varer ved i lang tid, kaldes baggrundsstøj. For en lejlighed er 20-30 dB et norm alt niveau af baggrundsstøj. Det opfattes af en person som stilhed. Lyde på 40 dB er også acceptable, men en lydstyrke på 60 dB er acceptabel for kontorer og institutioner. Længerevarende eksponering for lyde med en lydstyrke på 70 dB fører tilforstyrrelser i centralnervesystemet. Det er med sådan en lydstyrke, at gaden "lyder", og på travle alléer når støjen 85-90 dB. Lyde på 100 dB reducerer hørelsen og kan føre til fuldstændigt høretab.
Lydintensitet er en værdi, hvis tilladte værdier er foreskrevet i sanitære regler og forskrifter (SanPiN). Det tidsrum, hvor det er tilladt at tænde for støjende husholdningsapparater, tale højt, foretage reparationer osv. er fastsat af lov om sikring af fred og ro. Det tages separat for hvert område. Tidspunktet i hver region kan variere: et eller andet sted starter dagtimerne kl. 7.00 og et sted kl. 9.00. For eksempel i Moskva-regionen anses intervallet fra 21:00 til 8:00 på hverdage og fra 22:00 til 10:00 i weekenden for at være stille om natten. Derudover er der en stille time fra 13:00 til 15:00.
