Измерение звука

Звуково́е давле́ние — переменное избыточное давление, возникающее в упругой среде при прохождении через неё звуковой волны. Единица измерения в Международной системе единиц (СИ) — паскаль (Па).

Мгновенное значение звукового давления в точке среды изменяется как со временем, так и при переходе к другим точкам среды, поэтому практический интерес представляет среднеквадратичное значение данной величины, связанное с интенсивностью звука:

где:

При рассмотрении периодических колебаний иногда используют амплитуду звукового давления; так, для синусоидальной волны

где  — амплитуда звукового давления.

Уровень звукового давления (англ. SPL, sound pressure level) — измеренное по относительной шкале значение звукового давления, отнесённое к опорному давлению = 20 мкПа, соответствующему порогу слышимости синусоидальной звуковой волны частотой 1 кГц:

дБ.

Примеры звукового давления[ | ]

Приведены уровни звукового давления в дБ(20 мкПа):

  • 0 — ничего не слышно — порог слышимости для синусоидальной волны с частотой 1 кГц;
  • 5 — почти ничего не слышно — безмолвие в горах;
  • 10 — почти не слышно — шёпот, тиканье часов, тихий шелест листьев, звук падающей иголки;
  • 15 — едва слышно — шелест листьев;
  • 20 — едва слышно — уровень фона на открытой местности;
  • 25 — тихо — сельская местность вдали от дорог, мурлыканье кота на расстоянии 0,5 м;
  • 30 — тихо — настенные часы, максимально разрешённый шум для источников постоянного шума, расположенных в жилых помещениях, ночью с 21:00 до 7:00;
  • 35 — хорошо слышно — приглушённый разговор, тихая библиотека, шум в лифте;
  • 40 — хорошо слышно — тихий разговор, учреждение (офис), шум кондиционера, шум телевизора в соседней комнате;
  • 50 — отчётливо слышно — разговор средней громкости, тихая улица, стиральная машина;
  • 60 — умеренно шумно — громкий разговор, норма для контор;
  • 65 — весьма шумно — громкий разговор на расстоянии 1 м;
  • 70 — шумно — громкие разговоры на расстоянии 1 м, шум пишущей машинки, шумная улица, пылесос на расстоянии 3 м;
  • 75 — шумно — крик, смех с расстояния 1 м, шум в старом железнодорожном вагоне;
  • 80 — очень шумно — громкий будильник на расстоянии 1 м, крик, мотоцикл с глушителем, шум работающего двигателя грузового автомобиля, длительный звук вызывает ухудшение слуха;
  • 85 — очень шумно — громкий крик, мотоцикл с глушителем;
  • 90 — очень шумно — громкие крики, пневматический отбойный молоток, тяжёлый дизельный грузовик на расстоянии 7 м, грузовой вагон на расстоянии 7 м, звук почти невозможно не замечать;
  • 95 — очень шумно — вагон метро на расстоянии 7 м, громкая игра на фортепиано на расстоянии 1 м;
  • 100 — крайне шумно — громкий автомобильный сигнал на расстоянии 5—7 м, кузнечный цех, очень шумный завод;
  • 110 — крайне шумно — шум работающего трактора на расстоянии 1 м, громкая музыка, вертолёт;
  • 115 — крайне шумно — пескоструйный аппарат на расстоянии 1 м, мощный автомобильный сабвуфер, пневмосигнал для велосипеда;
  • 120 — почти невыносимо — болевой порог, гром, отбойный молоток, вувузела на расстоянии 1 м, шум на стадионе, кислородная горелка;
  • 130 — больсирена, шум клёпки котлов, рекорд по самому громкому крику;
  • 140 — травма внутреннего уха — взлёт реактивного самолёта на расстоянии 25 м, максимальная громкость на рок-концерте;
  • 150 — контузия, травмы — взлёт лунной ракеты на расстоянии 100 м[1], реактивный двигатель на расстоянии 30 м, соревнования по автомобильным звуковым системам, ухудшается зрение;
  • 160 — шок, травмы, возможен разрыв барабанной перепонкивыстрел из ружья близко от уха, соревнования по автомобильным звуковым системам, ударная волна от сверхзвукового самолёта или от взрыва давлением 0,002 МПа;
  • 170 — светошумовая граната, воздушная ударная волна давлением 0,0063 МПа;
  • 180 — светошумовая граната, воздушная ударная волна давлением 0,02 МПа, длительный звук с таким давлением вызывает смерть;
  • 182,4 — рекорд по автомобильным звуковым системам;
  • 194 — воздушная ударная волна давлением 0,1 МПа, равным атмосферному давлению, возможен разрыв лёгких;
  • 200 — воздушная ударная волна давлением 0,2 МПа, возможна быстрая смерть;
  • 249,7 — максимальное давление 61 МПа воздушной ударной волны при взрыве тринитротолуола[2]. Давление ударных волн при обычном взрыве может быть больше (максимальное — давление детонации), но это будет ещё не воздушная, а начальная взрывная ударная волна, образованная разлётом продуктов детонации;
  • 272 — извержение вулкана;
  • 282 — 2500 МПа — максимальное давление воздушной ударной волны при ядерном взрыве[3] (максимальное давление продуктов реакции в момент ядерного взрыва гораздо больше — до 100 млн МПа);
  • 300 — 20 000 МПа — среднее давление детонации обычных взрывчатых веществ;
  • 374 — 100 млн МПа — давление в ядерном заряде в момент ядерного взрыва;
  • 2367 — 4,63309·10113 Па — планковское давление.

Давление свыше 140 дБ(20 мкПа) может вызвать разрыв барабанной перепонки, баротравмы и даже смерть.

Примечания[ | ]

  1. Тейлор Р. Шум / Под ред. М. А. Исаковича. — М.: «Мир», 1978. — 308 с.
  2. Яковлев Ю. С. Гидродинамика взрыва. — Л.: Судпромгиз, 1961. — С. 112. — 313 с.
  3. Физика ядерного взрыва. Том 2. / Министерство обороны РФ, ЦФТИ. М., 1997. ISBN 5-02-015118-1. — С. 33.

См. также[ | ]