🔊
ห้องทดลองความเข้มเสียง 3 มิติ (3D Spatial Sound Lab)
สืบเสาะความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มเสียง (I) และระดับความเข้มเสียง (β) ตามระยะทาง (r)
🎯 สถานการณ์:
📝 ใบงาน A4 🏠 หน้าหลัก
🌐 ห้องทดลองเสียง 3 มิติ (3D Spatial Acoustic Lab) 🎯 ตอนที่ 2: สำรวจระยะ 2 เท่า (Mic A = 1.0m, Mic B = 2.0m)
กำลังเสียงลำโพง: P = 1.00 mW (1.00 × 10⁻³ W)
🖐️ คลิกหรือแตะลากไมค์ A (ฟ้า) หรือ B (ส้ม) บนพื้น 3D ได้อย่างอิสระ
CH 1: ไมค์ A (1.00m) CH 2: ไมค์ B (5.00m)
📈 แอมพลิจูดความดันเสียง (p ∝ 1/r) บ่งบอกพลังงานที่หูรับได้
📌 สเกลแอมพลิจูดแกน Y (ความดันเสียง $\Delta p \propto 1/r$): สังเกตยอดคลื่นที่ระยะ 1.0m (ไมค์ฟ้า) สูงแตะขีด +1.0 เมื่อถอยไป 2.0m (ไมค์ส้ม) ยอดคลื่นลดลงครึ่งหนึ่งแตะขีด +0.5 พอดี (ตามกฎผกผัน $1/r$ ต่างจากความเข้ม $I$ ที่ลดลง $1/4$ ตาม $1/r^2$)
📊 ผลการวัดระดับความเข้มเสียงจริง (Live Acoustic Meter) I = P/(4πr²) [W/m²] | I₀ = 10⁻¹² W/m²
🎙️ ไมค์ A (จุดใกล้) r = 1.00 m
79.0 dB
I = 7.96 × 10⁻⁵ W/m²
⚡ พลังงาน 100% (จุดอ้างอิง)
0 dB 70 Safe 85 Caution 120
⚠️ ควรจำกัดเวลา
🎙️ ไมค์ B (จุดไกล) r = 5.00 m
65.0 dB
I = 3.18 × 10⁻⁶ W/m²
⚡ พลังงานที่ตำแหน่ง B
0 dB 70 Safe 85 Caution 120
🟢 ปลอดภัย (Safe)
⚡ ผลต่างระดับเสียง (Δβ = βB − βA): -13.98 dB
ระยะทางห่างออกไปเป็น 5.00 เท่า ➔ ความเข้มเสียง $I$ เจือจางลง ➔ ผลต่างระดับเสียง $\Delta\beta = -14.0\text{ dB}$
อัตราส่วนระยะ (rB/rA)
5.00 เท่า
ความเข้ม (IB/IA)
4.0%
ความดังที่มนุษย์รู้สึก
เบาลงราว 62%
🧭 คู่มือสำรวจ 3 สเต็ปง่ายๆ (Quick Inquiry Steps) กิจกรรม 50 นาที
1
สเต็ป 1: วางไมค์ B ให้ห่างเป็น 2 เท่า กำลังขยับไมค์
แตะปุ่มลัด 2.0 m ที่ไมค์ B (ห่าง 2 เท่าของไมค์ A ที่ 1.0 m) หรือลากบนพื้น 3D ได้อิสระ
2
สเต็ป 2: ดูคลื่นที่จอ Oscilloscope ด้านซ้ายล่าง สังเกตยอดคลื่น
เปรียบเทียบยอดคลื่นสีส้ม (ไมค์ B) กับคลื่นสีฟ้า (ไมค์ A): ยอดคลื่นสีส้มเตี้ยลงเหลือประมาณครึ่งหนึ่งใช่ไหม?
3
สเต็ป 3: อ่านค่ามิเตอร์ แล้วบันทึกลงใบงาน บันทึกลงชีต
ดูค่าเดซิเบล $\beta$ และความเข้ม $I$ จากมิเตอร์ด้านบน แล้วนำค่าไปตอบลงในใบงานตอนที่ 2 ได้เลย!
🎛️ ปรับระยะทาง & ปุ่มลัด (Chromebook Presets) แตะปุ่มลัดได้ทันที
🎙️ ไมค์ A (จุดใกล้): 1.00 m
🎙️ ไมค์ B (จุดไกล): 5.00 m
🔊 กำลังเสียงแหล่งกำเนิด (Power P): 1.00 × 10⁻³ W (1.00 mW)
💡 หน่วย SI: กำลัง $P$ [วัตต์: W] $\div$ พื้นที่ $A$ [m²] ➔ ความเข้ม $I$ [W/m²] 1 mW = 10⁻³ W