ความเข้มของเสียง (Sound Intensity)

งานนำเสนอเรื่อง: "ความเข้มของเสียง (Sound Intensity)"— ใบสำเนางานนำเสนอ:

1 ความเข้มของเสียง (Sound Intensity)
ความเข้มเสียง คือ กำลังเสียงที่แหล่งกำเนิดเสียงส่งออกไปต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ของหน้าคลื่นทรงกลม ถ้าพลังงานมีหน่วยเป็นจูล พื้นที่มีหน่วยเป็นตารางเมตร เวลามีหน่วยเป็นวินาที ดังนั้นความเข้มเสียงจะมีหน่วยเป็น วัตต์ต่อตารางเมตร w/m2 จุดกำเนิดคลื่น R s

2 I แทน ความเข้มเสียง ณ ตำแหน่งต่างๆ มีหน่วยเป็นวัตต์ต่อตารางเมตร w/m2 คือ
P แทน กำลังเสียงของแหล่งกำเนิดเสียง มีหน่วยเป็นวัตต์ (w) R แทน ระยะของแหล่งกำเนิดเสียงกับตำแหน่งที่จะหาความเข้มเสียงมีหน่วยเป็น m เสียงที่มนุษย์ปกติสามารถได้ยินจะต้องมีความเข้มเสียงที่ระดับ w/m2 ถึง 1 w/m2

3

4 ตัวอย่าง ต่อตัวหนึ่งบินหนีในแนวเส้นตรงด้วยความเร็ว 0
ตัวอย่าง ต่อตัวหนึ่งบินหนีในแนวเส้นตรงด้วยความเร็ว 0.1 m/s หลังจากต่อยเข้าที่แขนคนในที่โล่ง อยากทราบว่า คนนั้นจะได้ยินเสียงการบินของต่ออยู่ได้นานกี่วินาที ถ้า อัตราพลังงานเสียงที่ต่อตัวนั้นส่งออกมาขณะที่บินเท่ากับ 4π x w (กำหนดให้ เสียงที่เบาที่สุดที่มนุษย์ได้ยินมีความเข้มเสียงเท่ากับ w/m2)

5 ตัวอย่าง การแสดงดนตรีในหอประชุมแห่งหนึ่ง ผู้ชมคนหนึ่งอยู่ห่างจากผู้เล่นดนตรีเป็นระยะทาง R ถ้าต้องการให้เสียงที่ได้ยินมีความเข้มเพิ่มขึ้น 2 เท่า ผู้ชมคนนี้จะต้องเปลี่ยนที่นั่งให้อยู่ห่างจากผู้แสดงเท่าใด

6 ระดับความเข้มของเสียง (Sound Intensity Level)
ระดับความเข้มของเสียง คือ ปริมาณที่ใช้บอกความดังของเสียง โดยเทียบความเข้มเสียงที่ต้องการวัด กับความเข้มเสียงที่ค่อยที่สุดที่คนปกติได้ยิน มีความสัมพันธ์ดังสมการ 𝜷 แทน ระดับความเข้มเสียง มีหน่วยเป็นเดซิเบล (dB) I แทน ความเข้มเสียงที่ต้องการวัด มีหน่วยเป็น w/m2 I0 แทน แทนความเข้มเสียงที่ค่อยที่สุดที่คนปกติจะได้ยิน มีหน่วยเป็น w/m2

7

8 เนื่องจากช่วงความเข้มเสียงที่คนปกติได้ยินเท่ากับ w/m2 ถึง 1 w/m2 ดังนั้นเราสามารถหาช่วงระดับความเข้มเสียงที่คนปกติได้ยินดังสมการ ดังนั้น ช่วงระดับความเข้มเสียงที่คนปกติได้ยินเท่ากับ 0 dB ถึง 120 dB

9

10 ตัวอย่าง จากกราฟ แสดงช่วงความถี่และระดับความเข้มเสียงที่หูคนปกติรับรู้ได้ ถ้าเสียงที่ความถี่ 40 Hz ความเข้มเสียงที่คนเริ่มได้ยินมีค่าเท่าใด(กำหนดให้ เสียงที่เบาที่สุดที่มนุษย์ได้ยินมีความเข้มเสียงเท่ากับ w/m2)

11 W/m2

12 ตัวอย่าง โรงงานแห่งหนึ่งวัดเสียงจากเครื่องจักรได้ความเข้มเสียงที่ 80 dB อยากทราบว่าเครื่องจักรที่กำลังทำงานนั้นมีความเข้มเสียงเท่าใด (กำหนดให้ เสียงที่เบาที่สุดที่มนุษย์ได้ยินมีความเข้มเสียงเท่ากับ w/m2)

13 แบบฝึกหัดที่ 1 เมื่อวัดระดับความเข้มเสียง ณ จุดซึ่งห่างจากเครื่องบินโบอิ้ง 80 m วัดได้ 160 dB หากย้ายจุดวัดไปอีกที่หนึ่ง สามารถวัดความเข้มเสียงได้ 120 dB อยากทราบว่าจุดใหม่ที่วัดความเข้มเสียงอยู่ห่างจากเครื่องบินเป็นระยะทางเท่าใด เมื่อ P คงตัว

14 แบบฝึกหัด 2. เครื่องบินไอพ่น กำลังบินขึ้นจากสนามบินก่อให้เกิดเสียงที่มีระดับความเข้มเสียง 120 dB ณ จุดที่ห่างจากเครื่องบิน 200 m จะต้องสร้างบ้านห่างจากสนามบินไปเท่าใดจึงจะได้ยินเสียงเครื่องบินดังไม่เกิน 80 dB เมื่อ P คงตัว

15 แบบฝึกหัด 3. ตำแหน่ง A และ B อยู่ห่างจากแหล่งกำเนิดเสียงซึ่งมีกำลังคงที่เป็นระยะทางไม่เท่ากัน ถ้าความเข้มของเสียงที่ตำแหน่ง A เป็น เท่า ของความเข้มเสียงที่ตำแหน่ง B อยากทราบว่าความแตกต่างของระดับความเข้มเสียงสองตำแหน่งเป็นเท่าใด

16 ระดับเสียง (Pitch) ระดับเสียง คือ ความรู้สึกของผู้ฟัง เมื่อได้ยินเสียงแล้ว สามารถบอกได้ว่าเป็นเสียงทุ้ม(Bass) หรือเสียงสูง(Treble) ทั้งนี้จะขึ้นอยู่กับความถี่ ดังนี้ ระดับเสียงต่ำ คือ เสียงที่มีความถี่ต่ำ (เสียงทุ้ม) ระดับเสียงสูง คือ เสียงที่มีความถี่สูง (เสียงแหลม) เกี่ยวกับเสียง 1.ความถี่ของเสียงที่คนปกติได้ยินอยู่ในช่วง 20 ถึง 20,000 Hz 2.เสียงที่มีความถี่ต่ำกว่า 20 Hz เราเรียกว่า คลื่นใต้เสียง (Infrasound) 3.เสียงที่มีความถี่สูงกว่า 20,000 Hz เราเรียกว่า คลื่นเหนือเสียง (Untrasound)

17 แบบฝึกหัด 1.การเกิดบีตส์คืออะไร จงอธิบาย
2.มนุษย์เราจะได้ยินเสียงความถี่อยู่ในช่วงกี่เฮิร์ต 3.ความถี่ธรรมชาติคืออะไร จงอธิบาย 4.การเคลื่อนที่แบบซิมเปิลฮาร์โมนิกคืออะไร จงอธิบายพร้อมวาดภาพประกอบ 5.ตัวอย่างของการเกิดความถี่ธรรมชาติในชีวิตประจำวัน 6.การกำทอนหรือการสั่นพ้องของเสียงคืออะไร จงอธิบาย 7.ความเข้มของเสียงคืออะไร จงอธิบาย 8.ระยะทางมีผลอย่างไรต่อการเดินทางของเสียง จงอธิบาย 9.จงอธิบายความหมายของ ระดับความเข้มเสียง และบอกด้วยว่าระดับความเข้มเสียงของคนปกติได้ยินอยู่ในช่วงกี่เดซิเบล

18 การกำทอนหรือการสั่นพ้องของเสียง การสั่นพ้อง
การกำทอนหรือการสั่นพ้อง(Resonance) คือ ปรากฏารณ์ที่มีแรงกระทำให้วัตถุสั่นหรือแกว่ง โดยที่ความถี่ของแรงที่ทำให้วัตถุสั่นหรือแกว่งเท่ากับความถี่ธรรมชาติของวัตถุนั้นๆ มีผลทำให้วัตถุนั้นเกิดการสั่นหรือแกว่งรุนแรงกว่าปกติ การสั่นพ้อง ความถี่ของแรงที่ทำให้วัตถุสั่นหรือแกว่ง = ความถี่ธรรมชาติของวัตถุ วัตถุเกิดการสั่นหรือแกว่งรุนแรงกว่าปกติ

19 ข้อสังเกต การกำทอน หรือการสั่นพ้อง (Resonance)
ประกอบไปด้วยระบบ 2 ชนิด คือ 1.ระบบที่สั่นด้วยความถี่ธรรมชาติ 2.ระบบที่สามารถปรับความถี่ของแรงที่ทำให้วัตถุสั่นหรือแกว่ง ตัวอย่าง เช่น การสั่นพ้องของชิงช้า เกิดเมื่อเราออกแรงผลักหลายๆ ครั้งด้วยความถี่เท่ากับความถี่ธรรมชาติของชิงช้า มีผลทำให้ชิงช้าแกว่งรุนแรงกว่าปกติ