L'intensité sonore est la quantité d'énergie qu'une onde sonore transfère en 1 seconde à travers une unité de surface du milieu. L'intensité dépend de la fréquence de l'onde, de la pression acoustique. Comme vous pouvez le constater, de nombreux autres concepts sont associés à l'intensité: une onde sonore, sa fréquence, la pression acoustique, le flux d'énergie sonore. Afin de comprendre ce qu'est l'intensité, nous décomposerons en détail chaque terme qui lui est associé.
Comment le son apparaît
Le son peut provenir d'un corps vibrant. Il doit vibrer suffisamment vite pour créer une perturbation dans le milieu et générer une onde acoustique. Cependant, pour son apparition, une condition supplémentaire est nécessaire: le support doit être élastique. L'élasticité est la capacité à résister à la compression ou à tout autre type de déformation (si l'on parle de solides). Oui, les solides, les liquides, les gaz et l'air (en tant que mélange de différents gaz) ont une élasticité, mais à des degrés divers.
Valeur d'élasticitédéterminée par la densité. On sait que les milieux solides (bois, métaux, croûte terrestre) conduisent beaucoup mieux le son que les liquides. Et si nous comparons l'eau et l'air, alors dans le second milieu, l'onde sonore diverge le pire.
L'élasticité de l'air et des milieux plus denses est due à différentes raisons. Dans les liquides et les solides, il existe des forces d'interaction intermoléculaire. Ils maintiennent les particules ensemble dans un réseau cristallin, et il est très facile pour une onde sonore de se propager à travers ses nœuds.
Les molécules d'air ne sont pas connectées les unes aux autres, elles sont séparées par de grandes distances. Les particules ne se dissipent pas en raison du mouvement continu et erratique, ainsi que de la gravité. On l'a remarqué depuis longtemps: plus l'air est raréfié (par exemple, dans les couches supérieures de l'atmosphère), moins l'intensité, le volume du son. Il y a un silence complet sur la lune, non pas parce qu'il n'y a rien à entendre, mais à cause du manque d'air.
Comment une onde sonore se propage dans l'air
Le plus grand intérêt pour nous est la propagation d'une onde sonore (acoustique) dans l'air. Lorsque le corps s'écarte de sa position initiale, il comprime l'air à proximité d'un côté de lui-même. En revanche, le médium se raréfie. Revenant à sa position d'origine, la source sonore dévie de l'autre côté et y comprime l'air. Cela continue jusqu'à ce que le corps arrête de bouger.
Comment se comportent les particules ? Une oscillatoire s'ajoute à leur mouvement chaotique. Contrairement au mouvement thermique constant des molécules, le mouvement vibratoire a une direction. Dans une couche d'airqui est perpendiculaire à la direction de déviation du corps, les particules commencent à se pousser. Ils se déplacent avec la source sonore dans la même direction. Ainsi, l' alternance compression-raréfaction de l'air se transmet d'une couche d'air à l'autre. C'est l'onde acoustique. L'intensité sonore est une valeur qui dépend des principales caractéristiques de l'onde - fréquence et longueur.
Fréquence sonore
La fréquence de l'onde dépend de la vitesse à laquelle la source sonore vibre. Tous les corps vibrent avec des fréquences différentes, mais toutes les fréquences ne sont pas disponibles pour notre perception. Les ondes que nous entendons sont appelées son. La fréquence d'une onde acoustique se mesure en hertz (1 Hz équivaut à 1 oscillation par seconde).
Les couches d'air comprimé et raréfié alternent. La longueur d'onde est égale à la distance entre les couches adjacentes dans lesquelles la pression est la même. Le son ne se propage pas indéfiniment car l'onde s'affaiblit à mesure que la distance augmente. La distance parcourue dépend de la longueur et de la fréquence de l'onde acoustique. Ces grandeurs sont directement proportionnelles: les ondes à haute fréquence sont plus courtes que celles à basse fréquence. Nous parlons de sons à haute fréquence car les ondes à haute et basse fréquence génèrent des sons graves.
Le niveau d'intensité sonore dépend directement de la fréquence des vibrations acoustiques et de la longueur d'onde. Ainsi, un couinement de moustique retentit avec une fréquence de 10 000 Hz et une longueur d'onde de seulement 3,3 cm. Le meuglement d'une vache est un son intense qui peut être entendu à au moins 10 mètres. Sa fréquence est de 30 Hz.
Pression acoustique
Dans chaque couchel'air que l'onde sonore a atteint, la pression change vers le haut ou vers le bas. La quantité dont elle augmente par rapport à la pression atmosphérique est appelée pression acoustique (sonore).
Notre oreille est incroyablement sensible. C'est difficile à croire, mais cela fait la distinction entre un changement de pression de 0,01 millionième de gramme par unité de surface. Le bruissement crée très peu de pression, il est égal à 310-5 N/m2. Cette valeur est 31010 fois inférieure à la pression atmosphérique. Il s'avère que l'ouïe humaine est plus précise que les échelles chimiques. Les physiologistes ont étudié l'élasticité de la membrane tympanique et la pression exercée par le son le plus faible. Après avoir comparé les données, ils sont arrivés à la conclusion que la membrane tympanique se gonfle à une distance inférieure à la taille d'un atome.
L'intensité sonore et la pression sonore sont directement liées. Lorsque le corps vibre à basse fréquence, il augmente considérablement la pression - le son est fort. L'intensité (force) du son est proportionnelle au carré de la pression acoustique.
Flux d'énergie sonique
Les sons de fréquence et d'intensité variables sont déterminés par le flux d'énergie sonore. L'onde sonore se propage dans toutes les directions sous la forme d'une boule. Plus l'onde voyage loin, plus elle s'affaiblit. L'énergie qu'il transporte se répartit sur une surface croissante - le son s'atténue. Le carré de l'énergie sonore est inversement proportionnel au carré de la distance au corps vibrant.
Le flux d'énergie sonore est la quantité d'énergie cinétique qui transporteondule sur une surface par seconde. Il s'agit de la surface du milieu, par exemple une couche d'air située perpendiculairement à la direction de l'onde élastique. Le flux d'énergie est mesuré en watts (W).
Puissance du son
La force (l'intensité) du son est une quantité, pour trouver laquelle vous devez savoir quel est le flux d'énergie. Sa valeur doit être divisée par la surface perpendiculaire à la propagation de l'onde (en m2).
L'intensité sonore est indiquée par la lettre I. La valeur minimale de (I0) est de 10-12 W/m2. Plus l'intensité est élevée, plus le son apparaît fort. La dépendance de la force du son et de l'intensité a été établie empiriquement. Il a été observé que lorsque l'intensité est augmentée de 10 fois, le volume augmente de 10 décibels (db), quand de 100 fois - de 20 dB.
Sons audibles et inaudibles
La physiologie permet à une personne d'entendre des sons uniquement dans certaines limites. Si le corps vibre à une fréquence supérieure à 16-20 kilohertz (kHz) et inférieure à 16-20 Hz, notre oreille ne pourra pas le percevoir.
La fréquence et l'intensité du son sont liées. Les ondes sonores à haute fréquence transmettent très peu d'énergie. Il ne suffit pas de changer suffisamment la pression acoustique pour faire vibrer notre tympan. On dit que ces sons dépassent le seuil de l'ouïe.
Une onde dont la fréquence est inférieure à 16 000 Hz est appelée ultrason. Les créatures les plus célèbres"parlez" avec des ultrasons, ce sont des dauphins et des chauves-souris. Les infrasons, bien que nous ne les entendions pas, à une certaine intensité (190-200 dB) peuvent entraîner la mort, car ils augmentent trop la pression dans les alvéoles pulmonaires.
Il est intéressant de noter qu'à différentes fréquences, la dépendance du volume et de l'intensité sonore est différente. Aux fréquences moyennes (environ 1000 Hz), une personne ressent des changements d'intensité de seulement 0,6 dB. Limiter les niveaux de fréquence est une question complètement différente. Sur eux, on distingue à peine un changement d'intensité sonore de 3 unités.
Classification des sons
L'intensité sonore est mesurée en W/m2, cependant, les décibels sont utilisés pour comparer les sons entre eux et avec un niveau d'intensité minimum.
Les sons sont divisés en:
- très faible (0-20 dB);
- faible (21-40 dB);
- modéré (41-60 dB);
- fort (61-80 dB);
- très fort (81-100 dB);
- assourdissant (plus de 100 dB).
La figure montre des exemples des sons les plus courants d'intensité variable.
Tarifs acceptables
Un bruit constant ou qui persiste longtemps est appelé bruit de fond. Pour un appartement, 20-30 dB est un niveau normal de bruit de fond. Il est perçu par une personne comme un silence. Les sons de 40 dB sont également acceptables, mais un volume de 60 dB est acceptable pour les bureaux et les institutions. Une exposition prolongée à des sons d'un volume de 70 dB entraînetroubles du système nerveux central. C'est avec un tel volume que la rue "sonne", et sur les avenues fréquentées, le bruit atteint 85-90 dB. Les sons de 100 dB réduisent l'ouïe et peuvent entraîner une perte auditive complète.
L'intensité sonore est une valeur dont les valeurs admissibles sont prescrites dans les règles et réglementations sanitaires (SanPiN). La période pendant laquelle il est permis d'allumer des appareils électroménagers bruyants, de parler fort, d'effectuer des réparations, etc. est déterminée par la loi sur la garantie de la paix et de la tranquillité. Il est pris séparément pour chaque domaine. L'heure dans chaque région peut différer: quelque part, les heures de la journée commencent à 7h00 et quelque part à 9h00. Par exemple, dans la région de Moscou, l'intervalle de 21h00 à 8h00 en semaine et de 22h00 à 10h00 le week-end est considéré comme calme la nuit. De plus, il y a une heure calme de 13h00 à 15h00.
