شدّت صوت
شدّت صوت
وقتی می خواهید از كاركرد ساعتی مطمئن شوید چرا آن را به گوشتان می چسبانید؟
چرا صدای یك گوشی رادیو از فاصله دو متری شنیده نمی شود؟
وقتی صدای فردی را نمی شنوید چه كار می كنید؟
آیا احساس شنوایی از وقوع چنین رعدوبرقی از فاصله 50 متر و از فاصله 10 کیلومتر یكی است؟
در هنگامی كه انرژی صوتی از منبع تولید صدا گسترش می یابد ناحیه ای كروی از موج صوتی به سمت بیرون شروع به حركت می كند. این موضوع شبیه انداختن سنگ در آب است. موج به وجود آمده در آب حلقه های دایروی و رو به گسترش را حاصل می كند كه با دور شدن از مركز نوسان، دائماً از دامنه آن كاسته می شود.
اما شدّت صوت را چگونه می توان كمّی نمود و با عدد نشان داد؟
آنچه كه بدیهی است صوت همانند هر موج دیگری توانایی انتقال انرژی را دارد و بر این اساس می تواند كار انجام دهد. به عنوان مثال صوت می تواند پرده گوش را به لرزش درآورد، یا در یك حالت سخت تر، دیوارِصوتی انرژی لازم برای شكستن شیشه ی پنجره یا ویرانی دیوار را دارد.
مقدار انرژی كه در واحد زمان توسط صوت منتقل می شود به عنوان توان صوت شناخته می شود و در سیستم SI بر حسب J/s (ژول بر ثانیه) یا W (وات) سنجیده می شود.
وقتی موج صدا از منبع صوت دور می شود (مانند صدایی كه از بلندگو خارج می گردد) توان صوت در سطوحی كه دائماً در حال بزرگ شدن هستند پخش می شود.
این موضوع ما را به سمتی سوق می دهد كه یك مفهوم جدید تعریف كنیم در تعریف این مفهوم، ما هم توان و هم سطحی كه توان از آن عبور می كند را در نظر می گیریم.
بدین ترتیب ما به مفهوم شدّت صوت می‌رسیم. بنا به تعریف، شدّت صوت I به عنوان مقدار توان P (كه به طور عمود از سطح (A) عبور می كند) تقسیم بر اندازه سطح A تعریف می شود.
واحد شدّت صوت عبارت از توان بر سطح یا W/m2 (وات بر مجذور متر) است.
در مثال زیر چگونگی تغییرات شدّت صوت بر اثر فاصله گرفتن از منبع صوت بررسی می شود.
كمترین شدّتی كه گوش انسان می‌تواند صدایی با بسامد1000 هرتز را بشنود حدود -1012 *1 است این شدّت به عنوان آستانه شنایی شناخته می شود. این شدّت متناظر صدای ساعت كوكی از فاصله شش متری (در محیط كاملاً ساكت) است.
در مقابل اصواتی با شدّت بیش از 1 w/m2 بسیار مضر هستند و می توانند باعث لطمات جبران ناپذیری شوند. این شدّت به عنوان آستانه دردناكی شناخته می شود.
بنابراین گوش انسان برای گستره وسیعی از اصوات با شدّت های مختلف حسّاس است.
اگر منبع صوت امواج را به صورت یكنواخت در تمام جهات منتشر كند، رابطه شدّت صوت با فاصله بسادگی به دست می‌آید. در تصویر زیر چنین منبعی را می بینید كه در مركز كره ای قرار دارد (برای سادگی فقط نیمی از كره رسم شده‌است).
ازآنجاكه تمام اصوات منتشره پس از مدّتی از سطح كره ای به شعاع r (به سطح
از این رابطه می توان نتیجه گرفت:
اگر منبع صوت در تمام جهات امواجی را صادر كند آن گاه شدّت صوت رابطه مستقیم با
مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: محسنی
تنظیم: سمیرا بادامستانی