הכל על עוצמת קול

במאמר זה נדבר על עוצמת קול וכל מה שקשור למושג זה. יש לומר שהרעידות של האוויר (ליתר דיוק, של המולקולות המרכיבות אותו) הן שיוצרות גלי קול. גלים אלו נעים בקואורדינטת וכיוון מרחב ספציפיים. במקרה זה, המולקולות אינן זזות ביחס למיקומן.

עוצמת קול היא מאפיין סובייקטיבי של תפיסה אנושית של עוצמתם של צלילים שונים, הממקמת אותם בקנה מידה מסוים: מהשקט ביותר לגבוה.

א צליל הוא תופעה פיזיקלית שבה תהליך התפשטות הרעידות מתרחש במגוון רחב של סביבות. במילים אחרות, זהו רצף ריצה של אזורי לחץ גבוה ונמוך.

יש לציין שאנו יכולים לשמוע מהסיבות הבאות: האוזניים ממירות רעידות קול לאותות בשל העיצוב המתוחכם שלהן. הם מגבירים תנודות שהופכות לדחפים עצביים. אז המוח שלנו תופס את הדחפים העצביים האלה כקול.

העוצמה והתפיסה הסובייקטיבית שלנו לגביה תלויים באמפליטודה ובתדר, שהם המאפיינים הפיזיים של הקול. באמפליטודות גבוהות יותר, הוא נשמע חזק יותר. כיום עוצמת הקול נמדדת בדציבלים.

זה משתמש בסולם לוגריתמי. היא זו שקובעת כמה פעמים לחץ הקול המרבי גדול מסף השמיעה של האוזן האנושית. לאוויר זה 20 מיקרופסקל, למים - 1 מיקרופסקל.

עוצמת הצליל תלויה במדיום שבו הוא מתפשט ובצפיפותו. ככל שצפיפות המדיום גבוהה יותר, כך ניתן להפיץ את הצליל בו מהר יותר. לכן פשוט לא יכול להיות צליל בחלל ריק.

עוצמת הקול נמדדת ביחידות הנושאות את שמו של המדען אלכסנדר בל, כלומר בבל. אבל מכיוון שבל היא כמות גדולה מאוד, נהוג למדוד צליל בכפולה שלה - דציבלים. לשם כך, הומצא סולם מיוחד של עוצמת קול.

לדוגמה, ספקטרום התדרים של הקול הוא מעין גרף המראה את התלות של האנרגיה היחסית של תנודות הקול בתדר שלו.

ישנם מספר מאפיינים המשפיעים על צליל ועוצמה. זהו בעיקר ההרכב הספקטרלי, הכיוון המרחבי של המקור, כמו גם הגוון.

בואו נפרט את היחידות העיקריות למדידת מאפייני צליל. ביניהם ניתן להבחין בשני פרמטרים: מוחלט ויחסי. סולם העוצמה, הנמדד במונחים מוחלטים, מתייחס ליחידת מדידה הנקראת שינה. יחידת המדידה לרקע היא פרמטר של רמת הווליום, בעל אופי יחסי.

הערך שמראה עד כמה צליל מסוים גבוה או נמוך מאחר נמדד בדציבלים. יש לציין כי בל ודציבלים הם יחידות לא מערכתיות ואינן חלק ממערכת מדידה אחת.

הנה דוגמה סטנדרטית המציגה את מאפייני הסאונד. לשם כך נשתמש בניסוי הפשוט הבא, בו אנו צריכים כוס פלסטיק וגומייה בצורת טבעת.

כדי להתחיל את הניסוי, שימו טבעת גומי על הזכוכית. לאחר מכן אנו נשענים את תחתית הכוס על האוזן ומקשיבים כיצד יישמע האלסטי המתוח.

בואו נדבר על מגוון הצלילים שסביבנו. הטווח שלנו הוא במגבלות הבאות - מ-20 הרץ בתדר נמוך ועד 20,000 הרץ בתדר הגבוה ביותר. עם זאת, הטווח הנוח לשמיעה שלנו הוא בטווח שבין 2000 ל-5000 הרץ.

יש לציין שצלילים מעל 85 dB SPL יכולים להזיק לשמיעה אם משתמשים בהם לפרקי זמן ממושכים.

ישנם מספר מאפיינים שבהם הנפח תלוי בעיקר. אלה הם התדירות והמשרעת של תנודות, כמו גם המאפיינים האישיים של אדם.

גורם חשוב נוסף הוא המרחק למקור. עם ירידה במרכיב האנרגיה של גל הקול, המרחק למקור הקול גדל ביחס ישר.

עם רעידות תכופות, נפלט צליל גבוה יותר. אדם משתמש בתכונות אלה בעת יצירת מגוון כלי נגינה.

צריך להגיד את זה עם חשיפה מתמדת לרעש חזק, תסמינים של המחלה עשויים להופיע. ביניהם, יש להדגיש את הדברים הבאים: התרגשות עצבית מוגברת, עייפות מהירה יותר ועלייה בלחץ הדם.

יש לומר כי במוצקים איכות גל הקול משופרת. הקול נע פי חמישה מהר יותר במים מאשר באוויר.

באופן כללי, צריך לומר שעבור לימוד הצליל, הפרמטרים והמאפיינים שלו תואם את החלק המקביל בפיזיקה, הנלמד בקורס בית הספר.

יש לציין שכל האנשים תופסים צליל בדרכים שונות, ולכן נוצרים מכשירים מיוחדים למדידתו.

לרוב, רמת הקול נקבעת באמצעות חיישן. חיישן רמת קול מודד את האנרגיה של גלי קול שמגיעים ביחידת זמן ליחידת שטח פנים של המקלט. כמות זו נקראת עוצמת הקול או הרעש והיא נמדדת בmW/m2 (מיקרוואט למ"ר).

בואו לגלות כיצד הדציבלים ורמת האות בפועל נקבעים בינם לבין עצמם. כל 6 dB, רמת האות משתנה פעמיים.

למה לוקחים את הערך הזה? דציבל הוא הלוגריתם בין היחס בין שתי כמויות אנרגיה זהות, המוכפל לאחר מכן ב-10. משרעת אינה כמות אנרגיה, ולכן יש להמיר אותה לערך מתאים.

כמו כן, כדי למדוד את עוצמת הרעש במקומות שונים, נעשה שימוש לרוב במכשיר מיוחד הנקרא מד רמת קול.

האוזן האנושית היא חיישן ביולוגי ומלכודת קול מתוחכמים ביותר שיכולים לקלוט צלילים ששונים זה מזה מיליוני פעמים.

ברוסיה יש תקן מסוים לעקומות שנקבעו בעוצמה שווה. זהו GOST R ISO 226-2009. יש לו את השם הבא - "אקוסטיקה. עקומות סטנדרטיות בעוצמה שווה".

יש לפחות שלוש דרכים למדוד עוצמת קול: לפי ערך השיא המקסימלי, לפי הערך הממוצע של רמת האות ולפי המדד ReplayGain. מכל הטכניקות הללו, ReplayGain היא הטובה ביותר. הוא מעביר את רמת העוצמה הנתפסת ולוקח בחשבון את המאפיינים הפיזיולוגיים והמנטליים של תפיסת הקול.

נכון לעכשיו, קיימות שיטות שונות לביטוי פיזי של משרעת תנודות הקול, המשמשות בתחומים שונים.