Was ist Dezibel?

Was ist Dezibel?

Andrej Schetnikow
"Quantic" №3, 2016

Das Gerät auf dem Foto wird Schallpegelmesser genannt, und auf einfache Weise – ein Schallpegelmesser. Drücken Sie die Taste und sehen Sie, was es zeigt. Es stellt sich heraus, dass in einem ruhigen Raum, wo ich jetzt bin, der Schallpegel 35 dB beträgt (siehe "35 Dezibel"). Das heißt, hier ist noch ein Geräusch zu hören, obwohl ich still und bewegungslos sitze. Und tatsächlich, wenn Sie zuhören, können Sie hören, wie die Tür am Eingang knallt, ein Auto auf der Straße fährt, irgendwo in der Ferne ein Zug fährt – das Gerät reagiert auf all diese Geräusche und zeigt den gesamten Geräuschpegel auf dem Display an. Und was wird passieren, wenn ich spreche? Der Schallpegel springt jetzt zwischen 55 und 70 dB. Es war 35 – es wurde 70. Bedeutet das, dass der Klang zwei Mal lauter geworden ist? Es scheint, dass nein – weil es ziemlich ruhig war, aber es wurde ziemlich laut – und das muss behandelt werden.

Lassen Sie uns zuerst verstehen, was die Lautstärke ist und wie sie gemessen werden kann. Jedes Geräusch ist eine Welle, die sich in einem elastischen Medium, zum Beispiel in der Luft, ausbreitet. Wellen entstehen durch oszillierende Körper und breiten sich von ihnen in alle Richtungen aus, wobei sie mechanische Energie übertragen. Es ist diese Energie, die unser Trommelfell oder die Membran des Mikrophons zum Schwingen bringt.Unser Schallpegelmesser ist in erster Linie ein Mikrofon; Je größer die von der Welle getragene Energie ist, desto größer ist die Amplitude der Oszillation der Mikrofonmembran und desto größer ist der elektrische Strom, der von dem Mikrofon durch die Drähte fließt. Wir messen diesen Strom und durch seine Größe finden wir heraus, was die Energie der Schallwelle war, die die Membran zum Schwingen brachte.

Wenn Energie für Sie zu abstrakt ist, dann gehen wir anders vor. Lassen Sie zehn Leute gleichzeitig sprechen statt einer Person mit der gleichen Lautstärke. Es ist natürlich anzunehmen, dass in diesem Fall der Lärm im Raum zehn Mal lauter wird. Ein Physiker wird sagen, dass zehn gleichzeitig sprechende Menschen im Vergleich zu einer Person eine zehnmal höhere Schallenergie erzeugen.

Aber was haben die Dezibel? Ist es eine völlig andere Einheit? Das ist die richtige Frage, und es wird nützlich sein, damit umzugehen. Darüber hinaus ist es nicht nur interessante Physik, sondern auch gute Mathematik.

Wir beginnen damit, das Dezibel zu definieren, und es sollte sorgfältig gelesen werden. Es wird gesagt, dass ein Signal ist stärker ("lauter") als das andere um 10 Dezibel, wenn die Energie des ersten Signals die Energie des zweiten Signals 10-mal übersteigt. Lesen Sie diese Definition noch einmal, um sich daran zu gewöhnen, denn auf den ersten Blick klingt das ziemlich seltsam. Und jetzt gehen wir damit um.

Das Wichtigste in dieser Definition ist, dass es zwei verschiedene arithmetische Operationen verbindet – Addition und Multiplikation. "More on" ist eine Ergänzung; "mehr in" – Multiplikation. Wir werden feststellen, wie oft sich die Energie zweier Signale unterscheidet, wenn einer von ihnen 30 dB lauter sein wird als der andere. Das erste Signal wird um 10 dB lauter als das zweite Signal plus 10 dB plus 10 dB. Wir wenden die Definition an und wir verstehen, dass die Energie des ersten Signals 10 Mal mehr ist als die Energie des zweiten Signals, dann weitere 10 Mal und dann weitere 10 Mal. Aber etwas 10 Mal dreimal hintereinander zu erhöhen bedeutet, es um 10 × 10 × 10 = 1000 Mal zu erhöhen.

Aber was ist dann der Klang in 0 dB, von dem die Lautstärkeskala gelesen wird? Es ist überhaupt nicht die Abwesenheit von Klang im physischen Sinn – es ist solch eine Tonstufe, wenn das menschliche Ohr aufhört, etwas zu hören. Der Klang im physischen Sinne, wie die Schwingungen der Luft, existiert immer noch, aber wir hören ihn nicht mehr, weil er zu schwach für uns ist. Wenn dieser Ton 10 mal lauter gemacht wird, wird sein Pegel 10 dB, eine Erhöhung der Lautstärke um den Faktor 10 ergibt einen Pegel von 20 dB und so weiter.Beachten Sie auch, dass die Lautstärke auf der Dezibel-Skala negativ sein kann – wir werden solche Geräusche einfach nicht hören, obwohl ein empfindlicheres Ohr oder ein physikalisches Gerät sie immer noch aufnehmen kann.

Wenn der Lautstärkepegel in einer lauten Disco 100 dB beträgt, bedeutet dies, dass er 10.000.000.000 Mal (zehn Nullen) lauter ist als der leiseste Ton, den wir hören können. Näherungswerte verschiedener Lautstärkepegel sind in dieser Tabelle aufgeführt. Es ist interessant festzustellen, dass wir psychologisch Dezibel statt Schall-Energie wahrnehmen: Eine laute und leise Konversation unterscheidet sich um 30 dB, aber niemand wird fühlen, dass die Konversation 1000-mal lauter geworden ist.

15Blätter rauschen
20Leise flüstern, 1 m
35Tickende Wanduhr
45Ruhiges Gespräch
60Ruhiges Gespräch
75Lautes Gespräch
80Staubsauger Lärm
90Schwerer LKW, 7 m
100Rock-Musik-Konzert
110Hubschrauber
120Jackhammer
140Düsenflugzeugstart, 25 m
150Raketenstart, 100 m
160Geschossen von einer Gewehr nahe dem Ohr

Aufgaben

1. Wie viele Menschen müssen sich versammeln, damit sie, zur gleichen Zeit sprechend, die gleiche Lautstärke wie ein Hubschrauber erzeugen?

2. Laut Definition ist, wenn ein Ton 10 dB lauter ist als der andere, 10 Mal lauter als dieser zweite Ton.Und wenn sich zwei Töne um 5 dB unterscheiden, wie oft wird einer von ihnen lauter sein als der andere?

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