Intensitas suara adalah jumlah energi yang ditransfer gelombang suara dalam 1 detik melalui satuan luas medium. Intensitas tergantung pada frekuensi gelombang, pada tekanan akustik. Seperti yang Anda lihat, banyak konsep lain yang terkait dengan intensitas: gelombang suara, frekuensinya, tekanan akustik, aliran energi suara. Untuk memahami apa itu intensitas, kami akan merinci setiap istilah yang terkait dengannya secara rinci.
Bagaimana suara muncul
Suara bisa berasal dari tubuh yang bergetar. Itu harus bergetar cukup cepat untuk membuat gangguan di medium dan menghasilkan gelombang akustik. Namun, untuk kemunculannya, satu syarat lagi diperlukan: media harus elastis. Elastisitas adalah kemampuan untuk menahan kompresi atau jenis deformasi lainnya (jika kita berbicara tentang padatan). Ya, padatan, cairan, gas, dan udara (sebagai campuran dari berbagai gas) memiliki elastisitas, tetapi dengan derajat yang berbeda-beda.
Nilai elastisitasditentukan oleh kepadatan. Diketahui bahwa media padat (kayu, logam, kerak bumi) menghantarkan suara jauh lebih baik daripada media cair. Dan jika kita membandingkan air dan udara, maka pada medium kedua, gelombang suara divergen paling buruk.
Elastisitas udara dan media yang lebih padat disebabkan oleh alasan yang berbeda. Pada zat cair dan zat padat terdapat gaya interaksi antarmolekul. Mereka menyatukan partikel dalam kisi kristal, dan sangat mudah bagi gelombang suara untuk merambat melalui simpulnya.
Molekul udara tidak terhubung satu sama lain, mereka dipisahkan oleh jarak yang jauh. Partikel tidak menghilang karena gerakan terus menerus dan tidak menentu, serta gravitasi. Sudah lama diperhatikan: semakin jarang udara (misalnya, di lapisan atas atmosfer), semakin sedikit intensitasnya, semakin keras suaranya. Ada keheningan total di bulan, bukan karena tidak ada suara, tetapi karena kurangnya udara.
Bagaimana gelombang suara merambat di udara
Yang paling menarik bagi kami adalah perambatan gelombang suara (akustik) di udara. Ketika tubuh menyimpang dari posisi awalnya, ia memampatkan udara di dekatnya di satu sisi dirinya sendiri. Di sisi lain, media dijernihkan. Kembali ke posisi semula, sumber suara menyimpang ke sisi lain dan memampatkan udara di sana. Ini berlanjut sampai tubuh berhenti bergerak.
Bagaimana partikel berperilaku? Yang berosilasi ditambahkan ke gerakan kacau mereka. Berbeda dengan gerakan termal konstan molekul, gerakan vibrasi memiliki satu arah. Di lapisan udarayang tegak lurus dengan arah defleksi tubuh, partikel mulai mendorong satu sama lain. Mereka bergerak dengan sumber suara ke arah yang sama. Jadi, penguraian kompresi bolak-balik udara ditransmisikan dari satu lapisan udara ke lapisan lainnya. Ini adalah gelombang akustik. Intensitas suara adalah nilai yang tergantung pada karakteristik utama gelombang - frekuensi dan panjang.
Frekuensi suara
Frekuensi gelombang tergantung pada seberapa cepat sumber suara bergetar. Semua benda bergetar dengan frekuensi yang berbeda, tetapi tidak setiap frekuensi tersedia untuk persepsi kita. Gelombang yang kita dengar disebut bunyi. Frekuensi gelombang akustik diukur dalam hertz (1 Hz sama dengan 1 osilasi per detik).
Lapisan udara terkompresi dan udara yang dijernihkan bergantian. Panjang gelombang sama dengan jarak antara lapisan yang berdekatan di mana tekanannya sama. Bunyi tidak merambat tanpa batas karena gelombang semakin lemah dengan bertambahnya jarak. Seberapa jauh perjalanannya tergantung pada panjang dan frekuensi gelombang akustik. Kuantitas ini berbanding lurus: gelombang frekuensi tinggi lebih pendek daripada gelombang frekuensi rendah. Kita berbicara tentang suara frekuensi tinggi karena gelombang frekuensi tinggi menghasilkan suara rendah.
Tingkat intensitas suara secara langsung bergantung pada frekuensi getaran akustik dan panjang gelombang. Jadi, suara cicit nyamuk dengan frekuensi 10 ribu Hz dan panjang gelombangnya hanya 3,3 cm. Suara lengkingan sapi adalah suara keras yang dapat didengar dari jarak minimal 10 meter. Frekuensinya adalah 30 Hz.
Tekanan akustik
Di setiap lapisanudara yang telah dicapai gelombang suara, tekanannya berubah naik atau turun. Jumlah yang meningkat dibandingkan dengan tekanan atmosfer disebut tekanan akustik (suara).
Telinga kita sangat sensitif. Sulit dipercaya, tetapi membedakan antara perubahan tekanan 0,01 juta gram per satuan luas. Desir menciptakan tekanan yang sangat kecil, sama dengan 310-5 N/m2. Nilai ini 31010 kali lebih kecil dari tekanan atmosfer. Ternyata pendengaran manusia lebih akurat daripada timbangan kimia. Para ahli fisiologi telah mempelajari elastisitas membran timpani dan tekanan yang diberikan oleh suara yang paling pelan. Setelah membandingkan data, mereka sampai pada kesimpulan bahwa membran timpani menonjol ke jarak yang kurang dari ukuran atom.
Intensitas suara dan tekanan suara berhubungan langsung. Ketika tubuh bergetar pada frekuensi rendah, itu meningkatkan tekanan secara signifikan - suara keluar dengan kuat. Intensitas (kekuatan) suara sebanding dengan kuadrat tekanan akustik.
Aliran energi sonik
Suara dari berbagai frekuensi dan intensitas ditentukan oleh aliran energi suara. Gelombang bunyi merambat ke segala arah dalam bentuk bola. Semakin jauh gelombang berjalan, semakin lemah jadinya. Energi yang dibawanya didistribusikan ke area yang meningkat - suara mereda. Kuadrat energi suara berbanding terbalik dengan kuadrat jarak ke benda yang bergetar.
Aliran energi suara adalah jumlah energi kinetik yang dibawagelombang melintasi luas permukaan per detik. Ini mengacu pada permukaan medium, misalnya, lapisan udara yang terletak di sudut kanan ke arah gelombang elastis. Aliran energi diukur dalam watt (W).
Kekuatan suara
Kekuatan (intensitas) suara adalah besaran, untuk menemukannya Anda perlu mengetahui apa aliran energi itu. Nilainya harus dibagi dengan luas permukaan yang tegak lurus terhadap perambatan gelombang (dalam m2).
Intensitas suara ditunjukkan oleh huruf I. Nilai minimum (I0) adalah 10-12 W/m2. Semakin tinggi intensitasnya, semakin keras suara yang muncul. Ketergantungan kekuatan suara dan kenyaringan didirikan secara empiris. Telah diamati bahwa ketika intensitas ditingkatkan 10 kali, volume meningkat 10 desibel (db), ketika 100 kali - 20 dB.
Suara yang terdengar dan tidak terdengar
Fisiologi memungkinkan seseorang untuk mendengar suara hanya dalam batas-batas tertentu. Jika tubuh bergetar pada frekuensi lebih besar dari 16-20 kilohertz (kHz) dan kurang dari 16-20 Hz, telinga kita tidak akan bisa merasakannya.
Frekuensi dan intensitas suara saling berhubungan. Gelombang suara frekuensi tinggi mengirimkan energi yang sangat sedikit. Mengubah tekanan akustik saja tidak cukup untuk membuat gendang telinga kita bergetar. Suara seperti itu dikatakan di luar ambang pendengaran.
Gelombang dengan frekuensi kurang dari 16 ribu Hz disebut ultrasound. Makhluk paling terkenal"berbicara" dengan ultrasound, ini adalah lumba-lumba dan kelelawar. Infrasonik, meskipun kita tidak mendengarnya, pada intensitas tertentu (190-200 dB) dapat menyebabkan kematian, karena terlalu banyak meningkatkan tekanan di alveoli paru.
Menariknya, pada frekuensi yang berbeda, ketergantungan kenyaringan dan intensitas suara berbeda. Pada frekuensi sedang (sekitar 1000 Hz), seseorang merasakan perubahan intensitas hanya sebesar 0,6 dB. Membatasi tingkat frekuensi adalah masalah yang sama sekali berbeda. Pada mereka, kami hampir tidak dapat membedakan perubahan intensitas suara sebanyak 3 unit.
Klasifikasi suara
Intensitas suara diukur dalam W/m2, namun, desibel digunakan untuk membandingkan suara satu sama lain dan dengan tingkat intensitas minimum.
Suara dibagi menjadi:
- sangat lemah (0-20 dB);
- lemah (21-40 dB);
- sedang (41-60 dB);
- keras (61-80 dB);
- sangat keras (81-100 dB);
- memekakkan telinga (lebih dari 100 dB).
Gambar menunjukkan contoh suara yang paling umum dari berbagai intensitas.
Tarif yang dapat diterima
Suara konstan atau yang berlangsung lama disebut kebisingan latar belakang. Untuk apartemen, 20-30 dB adalah tingkat kebisingan latar belakang yang normal. Hal ini dirasakan oleh seseorang sebagai keheningan. Suara 40 dB juga dapat diterima, tetapi volume 60 dB dapat diterima untuk kantor dan institusi. Paparan suara yang terlalu lama dengan volume 70 dB menyebabkangangguan pada sistem saraf pusat. Dengan kenyaringan seperti itulah jalan "berbunyi", dan di jalan yang sibuk kebisingannya mencapai 85-90 dB. Suara 100 dB mengurangi pendengaran dan dapat menyebabkan gangguan pendengaran total.
Intensitas suara adalah nilai yang nilainya diizinkan yang ditentukan dalam aturan dan peraturan sanitasi (SanPiN). Jangka waktu di mana diperbolehkan menyalakan peralatan rumah tangga yang bising, berbicara dengan keras, melakukan perbaikan, dll. ditentukan oleh Undang-Undang tentang Memastikan Kedamaian dan Ketenangan. Itu diambil secara terpisah untuk setiap area. Waktu di setiap wilayah mungkin berbeda: di suatu tempat jam siang hari dimulai pada pukul 7:00 pagi, dan di suatu tempat pada pukul 9:00. Misalnya, di wilayah Moskow, interval dari pukul 21:00 hingga 8:00 pada hari kerja dan dari pukul 22:00 hingga 10:00 pada akhir pekan dianggap sepi di malam hari. Selain itu, ada jam tenang dari pukul 13:00 hingga 15:00.
