Звуковий тиск

Шаблон:Sound measurements Звукови́й тиск — змінний тиск у середовищі, зумовлений поширенням у ньому звукових хвиль. Звуковий тиск прийнято розуміти в двох значеннях:

- Миттєвий звуковий тиск $p_m(t)$ оцінюється силою дії звукової хвилі на одиницю площі, та виражений у ньютонах на квадратний метр (1 Н/м²), або Паскалях (Па);

- Діючий звуковий тиск $p$ — середньо-квадратичне значення миттєвого звукового тиску $p_m(t)$ за деякий період часу $T$. Діючий звуковий тиск є вагомою характеристикою періодичних сигналів, та використовується як узагальнена характеристика звукового тиску для визначення інтенсивності звуку та рівня звукового тиску:

$p=\sqrt{\frac{1}{T}\underset{0}{\overset{T}{\int }}{p}_m^2(t)dt}$

Наприклад, якщо миттєвий звуковий тиск виражено періодичною функцією:

$p_m(t)=p_0\sin (\omega t+{\phi }_0)$ ,

тоді, враховуючи що

$w=\frac{2\pi }{T}$,

маємо: $p=\sqrt{\frac{1}{T}\underset{0}{\overset{T}{\int }}{p}_0^{2}si{n}^2(\omega t+{\phi }_0)dt}=\sqrt{\frac{p_0^2}{2}}=\frac{p_0}{\sqrt{2}}$

Інтенсивність звуку визначається за формулою:

$J=\frac{p^2}{Z}$,

де Z — акустичний опір середовища в якому поширюється звук Па·с/м.

Рівень звукового тиску

Оскільки вухо людини має логарифмічну характеристику реакції на звук, в акустиці часто застосовують вимірювання звукового тиску логарифмічною шкалою у децибелах.

Ця шкала називається рівнем звукового тиску, за точку відліку цієї шкали приймається найтихіший звук, який може сприйняти вухо людини при частоті 1 кГц, тобто — $p_B=210^{-5}$ Н/м². Співвідношення між двома шкалами визначається наступною формулою:

$N=10\lg \left(\frac{p^2}{{p_B}^2}\right)=20\lg \left(\frac{p}{p_B}\right)$ дБ.

Діючий звуковий тиск також пов'язаний залежністю:

$p=Z\cdot v=\frac{J}{v}=\sqrt{J\cdot Z}$

Z — акустичний опір Па·с/м

v — швидкість частинок м/с

J — інтенсивність звуку Вт/м²

Шаблон:ЯкірЕфекти́вний звукови́й тиск — середня ефективна величина миттєвого звукового тиску у певній точці за повний період. Вимірюється у барах.

Приклади

Нижче приводяться значення діючого звукового тиску та рівня звукового тиску для різних джерел звуку:

Джерело звуку	Звуковий тиск	Рівень звукового тиску
	Па	дБ
Теоретичний максимум гучності при атмосферному тиску в 1 атмосферу	101 325 Па	191 дБ
Реактивний двигун на відстані 30 м	630 Па	150 дБ
Постріл з рушниці на відстані 1 м	200 Па	140 дБ
Больовий поріг	20 — 100 Па	120 — 130 дБ
Концерт рок-музики	2 — 20 Па	100 — 120 дБ
пневматичний відбійний молоток на відстані 1 м	2 Па	близько 100 дБ
симфонічний оркестр на фортіссімо	2×10−2 — 2 Па	80 — 100 дБ
автомобіль на відстані 10 м	2×10−2 — 2×10−1 Па	60 — 80 дБ
Домашній телевізор на відстані 1м	2×10−2 Па	близько 60 дБ
Звичайна розмова на відстані 1 м	2×10−3 — 2×10−2 Па	40 — 60 дБ
Тихий шепіт	2×10−4 — 6×10−4 Па	20 — 30 дБ
шелест листя, спокійне дихання	6×10−5 Па	10 дБ
поріг чутності на частоті 1 kHz	2×10−5 Па	0 дБ

Джерела

• Daniel R. Raichel, The Science and Applications of Acoustics (2006), Springer New York, Шаблон:ISBN.
• Справочник по радиоэлектронике. — М., «Энергия», 1968
• таблиця рівнів гучності
• Как слышимость? — Часть I — Громкость звука Шаблон:Webarchive