Скорост и интензитет на звука. Ниво на интензитета (dB)
В този урок изучаваме скоростта и силата на звука. Във въздуха при стайна температура звукът се движи с около 340 m/s, във водата с около 1500 m/s, а в стоманата още по-бързо. Интензитетът показва каква енергия пренася звукът за секунда през 1 m2 и се измерва във W/m2. Понеже ухото чува в огромен интервал от интензитети, се използва ниво на интензитета в децибели (dB): увеличение с 10 dB означава 10 пъти по-голям интензитет.
Какво да запомним
- Скорост на звука: около 340 m/s във въздуха, около 1500 m/s във водата, най-голяма в твърдите тела.
- Разстояние по ехо: s = vt/2.
- Интензитет I във W/m2. Ниво: L = 10·lg(I/I0) dB, I0 = 10−12 W/m2.
- Праг на чуване 0 dB, разговор около 60 dB, праг на болката около 120 dB.
- +10 dB означава 10 пъти по-голям интензитет, +3 dB е приблизително удвояване.
Пример
Звук с интензитет 10−6 W/m2 има ниво L = 10·lg(10−6/10−12) = 10·6 = 60 dB.
Проверете се: 18 въпроса
Натиснете въпроса, за да видите верния отговор и обяснението.
В коя от средите звукът се разпространява най-бързо?
- Във въздух
- В стомана
- Във вода
- Във вакуум
Отговор: В стомана
В стоманата скоростта е около 5000 m/s, във водата около 1500 m/s, във въздуха около 340 m/s.
Мълния блясва и гръмотевицата се чува след 3 s. На какво разстояние е мълнията? (v = 340 m/s)
- 113 m
- 340 m
- 2040 m
- 1020 m
Отговор: 1020 m
s = vt = 340 · 3 = 1020 m; светлината пристига практически мигновено.
Как се изменя скоростта на звука във въздуха при повишаване на температурата?
- Намалява
- Не се променя
- Нараства
- Става нула
Отговор: Нараства
При по-висока температура молекулите се движат по-бързо и предават трептенията по-бързо.
Ехо от скала се чува 4 s след вика. На какво разстояние е скалата? (v = 340 m/s)
- 1360 m
- 680 m
- 85 m
- 340 m
Отговор: 680 m
Звукът отива и се връща: d = 340 · 4 : 2 = 680 m.
Удрят единия край на стоманена тръба, дълга 1020 m. В другия край се чуват два удара. Колко е интервалът между тях? (въздух 340 m/s, стомана 5100 m/s)
- 3 s
- 0,2 s
- 3,2 s
- 2,8 s
Отговор: 2,8 s
По въздуха: 1020 : 340 = 3 s, по стоманата: 1020 : 5100 = 0,2 s; разликата е 2,8 s.
Каква е приблизително скоростта на звука във въздуха при стайна температура?
- 34 m/s
- 3400 m/s
- 340 m/s
- 300 000 km/s
Отговор: 340 m/s
Във въздуха около 20 °C звукът изминава около 340 m за секунда.
Около колко е скоростта на звука във водата?
- 1500 m/s
- 340 m/s
- 150 m/s
- 15 000 m/s
Отговор: 1500 m/s
Във водата звукът е над 4 пъти по-бърз, отколкото във въздуха.
Защо при буря първо виждаме светкавицата и после чуваме гръмотевицата?
- Гръмотевицата възниква по-късно
- Звукът се отразява от облаците
- Окото реагира по-бързо от ухото
- Светлината е много по-бърза от звука
Отговор: Светлината е много по-бърза от звука
Светлината идва почти мигновено, а звукът изминава около 1 km за 3 s.
Самолет лети със скорост 680 m/s. Колко пъти е по-бърз от звука във въздуха (340 m/s)?
- 3 пъти
- 2 пъти
- 1,5 пъти
- 20 пъти
Отговор: 2 пъти
680 : 340 = 2, т.е. самолетът лети с два пъти скоростта на звука.
Звук с честота 500 Hz преминава от въздух (340 m/s) във вода (1500 m/s). Как се изменя дължината на вълната?
- Намалява от 3 m на 0,68 m
- Нараства от 0,68 m на 3 m
- Не се променя
- Нараства от 0,68 m на 1,5 m
Отговор: Нараства от 0,68 m на 3 m
Честотата не се променя; λ = u/ν: 340/500 = 0,68 m и 1500/500 = 3 m.
В каква единица се измерва нивото на интензитета на звука?
- Децибел (dB)
- Херц (Hz)
- Ват (W)
- Паскал (Pa)
Отговор: Децибел (dB)
Нивото L = 10 lg(I/I0) се изразява в децибели.
Какво е нивото на интензитета при прага на чуване?
- 120 dB
- 20 dB
- 0 dB
- 100 dB
Отговор: 0 dB
При I = I0 = 10−12 W/m2 нивото е 10 lg 1 = 0 dB.
Колко пъти по-голям е интензитетът на звук с ниво 60 dB от интензитета на звук с ниво 30 dB?
- 2 пъти
- 30 пъти
- 1000 пъти
- 100 пъти
Отговор: 1000 пъти
Всеки 10 dB отговарят на 10 пъти по-голям интензитет: 30 dB = 103 пъти.
Звук има интензитет 10−5 W/m2. Какво е нивото му? (I0 = 10−12 W/m2)
- 50 dB
- 7 dB
- 70 dB
- 120 dB
Отговор: 70 dB
L = 10 lg(10−5/10−12) = 10 lg 107 = 70 dB.
Една машина създава ниво 80 dB. Какво ниво създават две еднакви машини, работещи едновременно?
- 160 dB
- 80 dB
- 90 dB
- ≈ 83 dB
Отговор: ≈ 83 dB
Интензитетът се удвоява, а 10 lg 2 ≈ 3 dB: 80 + 3 = 83 dB.
В каква единица се измерва интензитетът на звука?
- dB
- Hz
- W/m2
- m/s
Отговор: W/m2
Интензитетът е енергията за единица време през единица площ; в dB се измерва нивото му.
Как се изменя интензитетът на звука от малък източник на открито, ако се отдалечим 2 пъти по-далеч?
- Намалява 2 пъти
- Не се променя
- Намалява 4 пъти
- Нараства 2 пъти
Отговор: Намалява 4 пъти
Енергията се разпределя по сфера, чиято площ расте с квадрата на радиуса.
Една машина създава ниво 70 dB. Колко такива машини, работещи едновременно, създават ниво 80 dB?
- 10
- 2
- 8
- 100
Отговор: 10
Увеличение с 10 dB означава 10 пъти по-голям интензитет, т.е. 10 еднакви машини.