Юный техник, 2014 № 03 | страница 40

При измерениях, связанных со звуком, децибелы хороши в том отношении, что восприятие громкости подчиняется логарифмическому закону, то есть громкость прямо пропорциональна логарифму звукового давления и мощности звуковой волны, или уровню звука, выраженному в децибелах. За нулевой уровень громкости принят условный (усредненный) порог слышимости человеком.

Плотность потока мощности П пропорциональна квадрату звукового давления р, связь здесь аналогична связи между мощностью и напряжением в электрических цепях, округленно: П = 0,0023∙р^>2, р = 2√П. Таблица 1 связывает громкость звука, звуковое давление и плотность потока мощности.

Уровни громкости выше 100 дБ считают безусловно опасными для здоровья, а потеря слуха может наблюдаться, начиная с 80 дБ. Существуют документы, определяющие максимально допустимый уровень любых загрязнений, в том числе и звуковых (шумовых). Для концертных залов, дискотек и т. д. установлена норма 90 дБ, на время выступления музыкальных ансамблей — 85 дБ, при воспроизведении музыки электроакустическими системами — 70 дБ (везде указаны пиковые значения).

Интересно, а какая же акустическая мощность попадает при этом в ухо слушателя?

Пользуясь таблицей 1, собранной из многих источников, начиная со старинного «Справочника по радиотехнике» Г.Г. Гинкина издания 1947 года и кончая современными публикациями, это очень легко сделать. Приложите линейку к собственной ушной раковине и измерьте ее площадь. Получится что-то около 20 см^>2, или 2∙10^>-3 м^>2. Остается помножить плотность потока мощности на эту площадь:

P_>ак = П∙S

Поясню примерами: пусть мы услышали тихий шепот с расстояния 1 м — громкость 10 дБ, поток 10^>-5 мкВт/м^>2. Акустическая мощность составит 2х10^>-8 мкВт, или 2х10^>-14 Вт. Смещение частиц воздуха при столь слабом звуке составляет всего 10^>-7 мм, что в тысячи раз меньше длины световой волны!

Вот каким невероятно чувствительным устройством снабдила нас природа. Как же не относиться к нему бережно! Однако мы можем еще повысить чувствительность уха, увеличив площадь сбора звуковой энергии с помощью слуховой трубки (до появления электронных слуховых аппаратов слабослышащие так и делали) или больших рупоров (звукоулавливатель).

Рупор обратим, и использовался не только в граммофонах как излучатель звука, но и как приемник-антенна для звуковых колебаний. Вспомните также «братьев наших меньших» — животных, у которых большие ушные раковины, оформленные в виде рупора, да еще и поворотные, отнюдь не редкость (см. рис. 1 и 2).