Garso stipris

Šiam straipsniui ar jo daliai trūksta išnašų į patikimus šaltinius. Jūs galite padėti Vikipedijai pridėdami tinkamas išnašas su šaltiniais.

Garso stipris – fizikinis dydis, lygus energijos kiekiui, kurį garso banga per vienetinį laiką perneša pro vienetinį plotą, statmeną bangos sklidimo krypčiai. Garso stipris žymimas raide I (taip pat žymimas ir elektros srovės stipris, tačiau tai skirtingi fizikiniai dydžiai) ir matuojamas vatais kvadratiniam metrui (W/m²):

${\displaystyle [I]=1{\frac {W}{m^{2}}}=1{\frac {J}{s\cdot m^{2}}}.}$

Garso stiprį galima apskaičiuoti remiantis šia išraiška:

${\displaystyle I_{r}={\frac {P_{ac}}{S}}={\frac {P_{ac}}{4\pi r^{2}}}\,}$

čia

I_r - garso stipris;

P_ac - garso galia (pernešama energija per laiko vienetą);

S - sferos paviršiaus plotas, kurios radiusas r.

Garso stipris priklauso nuo virpesių amplitudės ir dažnio. Žmogaus ausies fiksuojamo garso stiprio sritis yra labai plati. Gerą klausą turintis žmogus dar girdi 1000 Hz dažnio garsus, kurių stipris siekia vos 10^-12 W/m². Tai vadinamasis girdos slenkstis (minimali girdimumo intensyvumo vertė). Kai garso stipris padidėja iki 10 W/m², žmogus junta skausmą ausyse. Toks garso stipris vadinamas skausmo slenksčiu.

Palyginę žmogaus suvokiamų garsų didžiausią ir mažiausią stiprį, matome, kad skausmo slenkstį atitinkantis garso stipris yra net 10¹³ kartų didesnis už atitinkantį girdos slenkstį. Subjektyviai suvokdami garsą, mes nejaučiame, kad vienas jų milijonus ar milijardus kartų stipresnis už kitą. To pagrindas yra taip vadinamasis Vėberio-Fechnerio dėsnis nusako dirginimo ir išgyvenimo intensyvumo priklausomybę: jutimo stiprumas didėja kaip dirginimo stiprumo logaritmas: ${\displaystyle S(I)-S(I_{0})=K\cdot lg(I/I_{0})}$.

Pasinaudojant Vėberio-Fechnerio dėsniu yra apibrėžiamas garso intensyvumo lygis (angl. Sound intensity level:) kuris paprastai ir yra matuojamas triukšmo matuokliais).

Jei konstanta K Vėberio-Fechnerio dėsnyje parenkama 1, tuomet garso intensyvumo lygis matuojamas belais:

${\displaystyle L=lg({\frac {I}{I_{0}}})[B]}$,

jei konstanta K Vėberio-Fechnerio dėsnyje parenkama 10, tuomet garso intensyvumo lygis matuojamas decibelais:

${\displaystyle L=10\cdot lg({\frac {I}{I_{0}}})[dB]}$

Kaip ${\displaystyle I_{0}}$ parenkamas anksčiau jau minėtas girdos slenkstis ${\displaystyle I_{0}=10^{-12}}$W/m². Taigi, vieno belo garso intensyvumo lygio pokytis yra lygus 1 kHz dažnio garso stiprio pokyčiui dešimt kartų.

Garsio lygis arba garso galios lygis (angl. Sound power level:) apibrėžiamas panašiai kaip garso intensyvumo lygis, tik santykis yra ne tarp intensyvumo, o tarp pilnos energijos, išspinduliuotos į visas puses per laiko vienetą (W - matuojama vatais): ${\displaystyle L=10\cdot lg({\frac {W}{W_{0}}})[dB]}$

Konstanta ${\displaystyle W_{0}}$ šiuo atveju parenkama ${\displaystyle W_{0}=10^{-12}}$ W.

Taigi, garso galios lygis charakterizuoja viso objekto keliamą triukšmą, spinduliuojamą visomis kryptimis, o garso intensyvumo lygis – triukšmas, kuris matuojamas pasirinktame atstume nuo tiriamo objekto. (Tarkime objektas, spinduliuoja 78dB garso galios lygį, tuomet 10 metrų atstumu nuo jo turėsime 50dB garso intensyvumo lygį).