۲۰ امتحان نهایی / مهارت فیزیک
توان، فاصله، دسی‌بل

شدت صوت؛
اول کمیت خطی را از مقیاس لگاریتمی جدا کن

شدت صوت و تراز شدت صوت دو کمیت یکسان نیستند. مسیر پخش انرژی و مساحت سطح را برای شدت پیدا کن؛ سپس تنها در صورت نیاز سراغ رابطهٔ لگاریتمی دسی‌بل برو.

dB

شدت را توان بر واحد سطح بخوان

شدت موج مقدار توان عبوری از واحد سطح عمود بر جهت انتشار است. واحد شدت وات بر متر مربع است. توان منبع را مستقیم به‌عنوان شدت گزارش نکن؛ سطحی که انرژی از آن عبور می‌کند نیز در پاسخ نقش دارد.

شناسنامهٔ مسئلهٔ صوت

توان منبع | الگوی پخش | فاصله | مساحت سطح | شدت | شدت مرجع | تراز شدت

مدل انتشار را از شکل تشخیص بده

اگر منبع نقطه‌ای و انتشار یکنواخت کروی فرض شده باشد، انرژی روی سطح کره پخش می‌شود. مساحت را با 4πr² بنویس. اگر مسئله مدل یا سطح دیگری داده است، همان سطح مؤثر را به کار ببر.

قانون عکس مجذور را نسبت‌گیری کن

برای یک منبع با توان ثابت در انتشار کروی، شدت با مربع فاصله نسبت وارون دارد. دو فاصله را در یک نسبت بنویس؛ دوبرابرشدن فاصله شدت را به یک‌چهارم می‌رساند، نه نصف.

نمونهٔ شدت در دو فاصله

اگر شدت در فاصلهٔ ۲ متر برابر ۸×۱۰⁻⁴ وات بر متر مربع باشد، در فاصلهٔ ۴ متر و با همان شرایط، نسبت فاصله‌ها ۲ است و شدت به ۲×۱۰⁻⁴ وات بر متر مربع می‌رسد.

تراز شدت یک مقیاس لگاریتمی است

تراز شدت از لگاریتم نسبت شدت به شدت مرجع ساخته می‌شود و واحد رایج آن دسی‌بل است. پیش از لگاریتم، نسبت باید بی‌واحد باشد؛ بنابراین شدت و شدت مرجع را با واحد یکسان بنویس.

اختلاف تراز را با نسبت شدت‌ها حل کن

برای مقایسهٔ دو صدا، اختلاف تراز را مستقیماً از نسبت شدت‌ها به دست آور. این کار شدت مرجع مشترک را حذف می‌کند. ترتیب نسبت باید با ترتیب تفریق ترازها سازگار باشد.

افزایش دسی‌بل را خطی تفسیر نکن

چون مقیاس لگاریتمی است، دوبرابرشدن تراز به معنای دوبرابرشدن شدت نیست. ابتدا اختلاف تراز را در رابطه قرار بده و سپس نسبت شدت‌ها را محاسبه کن.

چند منبع مستقل را در شدت جمع کن

اگر چند منبع مستقل شدت‌هایی در یک نقطه ایجاد کنند و مسئله جمع شدت‌ها را بخواهد، ابتدا شدت‌های خطی را جمع کن و بعد تراز کل را به دست آور. ترازهای دسی‌بل را مستقیم با هم جمع نکن.

توان و دامنه را قاطی نکن

اگر سؤال رابطه‌ای میان شدت و دامنه داده است، وابستگی توانی را دقیق بخوان. تغییر دامنه می‌تواند شدت را با همان نسبت تغییر ندهد. مقایسه را نمادی انجام بده و سپس عددگذاری کن.

سه کنترل پایانی

  1. مساحت سطح با متر مربع وارد شده باشد.
  2. با افزایش فاصله در توان ثابت، شدت کاهش یابد.
  3. نسبت داخل لگاریتم بی‌واحد و مثبت باشد.

برای موج‌های پایه از نوسان و موج و برای توان از روش تحلیل توان کمک بگیر.