Orice undă sonoră care se propagă în spațiu poate exercita o anumită presiune asupra obstacolelor întâmpinate (inclusiv a timpanelor noastre). Persoanele care au vizitat concerte rock și s-au aflat lângă coloane puternice știu prima oară că pot fi foarte puternice. Percepem subiectiv schimbarea presiunii undelor sonore sub forma unei senzații de schimbare a volumului de sunet. Schimbarea maximă a presiunii aerului în propagarea undelor sonore în comparație cu presiunea în absența undelor se numește presiune acustică. Ca orice altul, presiunea acustică este măsurată în pascale (Pa).
Dar în acustică, atunci când se evaluează intensitatea undelor sonore, se folosește deseori o noțiune diferită: puterea sonoră. Acesta arată fluxul de energie sonoră, pe care fiecare secundă trece printr-un centimetru pătrat al planului convențional, situat perpendicular pe direcția propagării undelor. Presiunea fonică și forța sonoră sunt în dependență patratică. Aceasta este puterea sunetului = presiunea sonoră în pătrat. Puterea sunetului descrie proprietățile energetice ale valului în sine și este măsurată în wați / centimetru pătrat (W / cm2). O astfel de unitate este foarte convenabilă pentru unele calcule - acesta este singurul motiv pentru introducerea sa.
Pentru ca noi să auzim acest sunet, puterea lui trebuie să fie mai mult decât un anumit nivel. Acest nivel este numit pragul de audibilitate. Aceasta este, în cazul în care unda sonoră are o rată scăzută - mai mică decât acest prag, pur și simplu, nu-l percepem, și credem că este în valoare în jurul valorii de liniște, atunci când, de fapt, aerul din jurul intervalului. În mod similar, situația este, de asemenea, cu sunete de intensitate ridicată - auzim un sunet numai până la un anumit nivel, numit pragul durerii. Dacă puterea sonoră este mai mare decât acest nivel, atunci avem durere în urechi. Diferența dintre pragul durerii și pragul de audibilitate se numește intervalul dinamic al auzului. Suntem capabili să percepem schimbările în puterea sunetului într-o gamă imensă: puterea sonoră a pragului de durere depășește puterea de sunet a pragului de audibilitate de o mie de ori!
Aparatul nostru auditiv este conceput astfel încât schimbarea liniară a intensității sunetului (sau a presiunii acustice) nu este percepută de noi ca o schimbare liniară a intensității. Volumul sunetului și puterea lui sunt interconectate printr-o dependență mai slabă. Crește volumul de două ori corespunde unei creșteri de intensitate a sunetului este de 100 de ori (presiune acustică - 10 ori) a volumului de 3 ori corespunzătoare unei creșteri a intensității sunetului este deja de 10.000 de ori (presiunea acustică - de 100 de ori), iar volumul de până la 4 ori mai întâlnește schimbați forța sonoră cu 100000000 de ori (presiunea sonoră - de 10.000 de ori)! Această dependență se numește logaritmică, și tocmai din cauza unei astfel de caracteristică a percepției noastre modificărilor nivelului (volum) al sunetului se măsoară în general în unități logaritmice - beli (B).
Valorile de diferență de intensitate a sunetului în beli se calculează cu formula: N = lg I1 / I2 (în orice caz, reamintim că lg - este logaritmul zecimal, și arată gradul în care numărul de elevat 10, adică, dacă 10 lg = 100, atunci lg = 2, altfel lg 100 = 2), unde N este schimbarea nivelului sunetului, iar I1 și I2 sunt limitele superioare și inferioare ale forței sonore. O creștere de zece ori a intensității sunetului corespunzător celui larg (lg10 = 1), și corespunde la două sute de ori mai mare creștere a Belam (lg = 2 100), și așa mai departe. G. Word, scara logaritmica permite suficient de puternică scară liniară „compress“, menținând în același timp precizia. Și această scală corespunde complet particularităților auzului nostru.
Schimbarea nivelului sonor într-un singur alb reflectă în mod egal schimbarea forței sonore și schimbarea presiunii acustice. Dacă puneți valorile corespunzătoare ale presiunii acustice în formula de mai sus (amintiți-vă că forța sonoră = presiunea acustică pătrată), veți obține aceleași modificări ale nivelului în alb. Judeca pentru tine:
Verificați. Schimbarea presiunii acustice cu un factor de 100 corespunde unei modificări a intensității sunetului cu un factor de 10.000 (I = P2). Înlocuind aceste valori în formula de mai sus, obținem următoarele lucruri: lg 10000 = 4 albi (modificări ale intensității sunetului); 2 lg 100 = 2x2 = 4 albi (modificări ale presiunii acustice). După cum puteți vedea, în ambele cazuri, avem același nivel de schimbare a sunetului în alb.
Dar, în practică, se dovedește că albul este o valoare prea mare pentru a schimba nivelul. Prin urmare, mai des folosit decibel (dB) - o zecime de alb. Adică modificarea nivelului în decibeli se va calcula folosind formula N = 10 lg I1 / I2 sau N = 20 lg P2 / P2. Diferența minimă de nivel, care este capabilă să ne perceapă urechea, este exact egală cu un decibel. Acesta este unul dintre principalele motive pentru introducerea unui astfel de sistem de măsurare a nivelului. Iar întreaga gamă dinamică a auzului este de 120 dB. Sunt de acord că este mult mai convenabil să operăm cu unități pe care le putem auzi.
Schimbarea nivelului sonor este de obicei estimată în decibeli în raport cu pragul de audibilitate. Când se spune că nivelul sonor din coloane este egal cu o sută de decibeli, se presupune că difuzoarele funcționează la un nivel care depășește pragul de audibilitate cu 100 dB.