Номер 4, страница 358 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Вопросы. Параграф 76. Тембр, громкость звука. 13. Механические волны. Акустика. Молекулярная физика - номер 4, страница 358.

Условие.

4. Что такое болевой порог? Какая интенсивность звука соответствует болевому порогу?

Решение.

Что такое болевой порог?

Болевой порог, или порог болевого ощущения, — это минимальный уровень интенсивности звука, который вызывает у человека физическую боль в ушах. При достижении этого уровня звуковое давление становится настолько высоким, что может привести к необратимому повреждению слухового аппарата, в частности, барабанной перепонки и волосковых клеток внутреннего уха. Ощущение дискомфорта и острой боли является защитной реакцией организма, сигнализирующей о предельно допустимой звуковой нагрузке. Величина болевого порога может незначительно отличаться у разных людей.

Ответ: Болевой порог — это минимальный уровень интенсивности звука, который вызывает у человека ощущение боли в органах слуха.

Какая интенсивность звука соответствует болевому пороку?

Интенсивность звука ($I$) — это физическая величина, равная энергии, которую звуковая волна переносит в единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную направлению распространения волны. Она измеряется в ваттах на квадратный метр ($Вт/м^2$). Болевому порогу для человеческого уха соответствует интенсивность звука порядка $I_{бол} = 1 \, Вт/м^2$.

На практике для оценки громкости звука чаще используется логарифмическая шкала и величина, называемая уровнем интенсивности звука (или уровнем звукового давления), которая измеряется в децибелах (дБ). Уровень интенсивности звука $L$ определяется по формуле:

$L = 10 \lg(\frac{I}{I_0})$

где $I$ — интенсивность данного звука, а $I_0$ — пороговая интенсивность слышимости (самый тихий звук, который может услышать человек), равная $10^{-12} \, Вт/м^2$.

Для болевого порога ($I = 1 \, Вт/м^2$) уровень интенсивности звука составит:

$L_{бол} = 10 \lg(\frac{1 \, Вт/м^2}{10^{-12} \, Вт/м^2}) = 10 \lg(10^{12}) = 10 \cdot 12 = 120 \, дБ$.

Таким образом, болевой порог соответствует интенсивности звука $1 \, Вт/м^2$ или уровню звукового давления примерно $120-130 \, дБ$. Звуки такой громкости, например, звук взлетающего рядом реактивного самолета или выстрел из ружья вблизи уха, могут вызвать немедленное повреждение слуха.

Ответ: Болевому порогу соответствует интенсивность звука порядка $1 \, Вт/м^2$, что эквивалентно уровню интенсивности звука около $120-130 \, дБ$.