Интенсивность звука

Интенсивность звука (сила звука) — скалярная физическая величина, характеризующая мощность, переносимую звуковой волной в направлении распространения. Количественно интенсивность звука равна среднему по времени потоку звуковой энергии через единичную площадку, расположенную перпендикулярно направлению распространения звука:

I = 1 T ∫ t 0 t 0 + T d P ( t ) d S d t , {displaystyle I={frac {1}{T}}int limits _{t_{0}}^{t_{0}+T}{frac {dP(t)}{dS}}dt,}

где t0 — некоторый момент времени, T — время усреднения, dP — поток звуковой энергии (Дж/с), переносимый через площадку dS.

Используется также физическая величина мгновенная интенсивность звука, представляющая собой мгновенное значение потока звуковой энергии через единичную площадку, расположенную перпендикулярно направлению распространения звука:

I ( t ) = d P ( t ) d S . {displaystyle I(t)={frac {dP(t)}{dS}}.}

Единица измерения в Международной системе единиц (СИ) — ватт на квадратный метр (Вт/м2).

Для плоской волны интенсивность звука может быть выражена через амплитуду звукового давления p0 и колебательную скорость v:

I = p 0 v 2 = v 2 Z S 2 = p 0 2 2 Z S , {displaystyle I={p_{0}v over 2}={v^{2}Z_{S} over 2}={p_{0}^{2} over 2Z_{S}},}

где ZS — удельное акустическое сопротивление среды.

Порог слышимости по интенсивности для человека зависит от частоты. Самый тихий звук частотой 1 кГц, который способно услышать ухо, имеет интенсивность порядка 10-12 Вт/м2. Болевой порог человека приблизительно равен 1 Вт/м2. Физиологически доступный для восприятия частотный диапазон: от 16—20 Гц до 15—20 кГц.