🔊
ห้องทดลองความเข้มเสียง 3 มิติ (3D Spatial Sound Lab)
สืบเสาะความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มเสียง \(I\) และระดับความเข้มเสียง \(\beta\) ตามระยะทาง \(r\)
📝 ใบงาน A4 🏠 หน้าหลัก
📌

เลือกกิจกรรม

เลือกกิจกรรมเพื่อจัดตำแหน่งไมค์ให้อัตโนมัติ
🌐 ห้องทดลองเสียง 3 มิติ (3D Spatial Acoustic Lab) 🎯 ตอนที่ 2 · สำรวจ (\(\mathrm{Mic\,A}=1.0\,\mathrm{m},\;\mathrm{Mic\,B}=2.0\,\mathrm{m}\))
กำลังเสียง: \(P=1.00\,\mathrm{mW}\;(1.00\times 10^{-3}\,\mathrm{W})\)
🎨 สีคลื่น:
🖐️ คลิกหรือแตะลากไมค์ A (ฟ้า) หรือ B (ส้ม) บนพื้น 3D ได้อย่างอิสระ
📈
ดูกราฟความดันเสียง (Sound Pressure Waveform)
กราฟแสดงแอมพลิจูดความดันเสียง ไม่ใช่กราฟความเข้มเสียง • เมื่ออยู่ในตัวกลางเดียวกัน \(I\propto(\Delta p)^2\)
คลิกเปิดดูกราฟ ▾
CH 1: ไมค์ A CH 2: ไมค์ B
แอมพลิจูดความดันเสียง \(\Delta p\propto\frac{1}{r}\) (อ้างอิงฐาน \(r=1.0\,\mathrm{m}\))
📌 แอมพลิจูดความดันเสียง (\(\Delta p\propto\frac{1}{r}\)): สังเกตยอดคลื่นที่ระยะ \(r_A=1.0\,\mathrm{m}\) (ไมค์ A) สูง \( +1.0 \) เมื่อถอยไป \(r_B=2.0\,\mathrm{m}\) (ไมค์ B) ยอดคลื่นลดลงครึ่งหนึ่งแตะ \( +0.5 \) พอดี
💡 อ่านค่า \(I\) และ \(\beta\) ของทั้งสองตำแหน่ง แล้วบันทึกลงใบงาน ตอนที่ 2
📊 ผลการวัด (Measurements) \(P=1.00\,\mathrm{mW}\;|\;I_0=10^{-12}\,\mathrm{W/m^2}\)
🎙️ ไมค์ A (จุดใกล้) \(r_A=1.00\,\mathrm{m}\)
\(\beta_A=79.0\,\mathrm{dB}\)
\(I_A=7.96\times10^{-5}\,\mathrm{W/m^2}\)
\(0\,\mathrm{dB}\) ระดับเสียง \(120\,\mathrm{dB}\)
ระยะอ้างอิงคงที่:
📌 จุดอ้างอิง \(A=1.0\,\mathrm{m}\) (คงที่)
🎙️ ไมค์ B (จุดไกล) \(r_B=2.00\,\mathrm{m}\)
\(\beta_B=73.0\,\mathrm{dB}\)
\(I_B=1.99\times10^{-5}\,\mathrm{W/m^2}\)
\(0\,\mathrm{dB}\) ระดับเสียง \(120\,\mathrm{dB}\)
คง A ที่ 1 m แล้วเลือกระยะ B ตามตาราง:
🎧 ฟังเปรียบเทียบเสียง:
💡 คำถามชวนคิด & ไกด์สืบเสาะ (สำหรับบันทึกและคำนวณในใบงาน) ▾
Inquiry Guide คำถามกระตุ้นการคิดเชื่อมโยงสู่ใบงาน
• เป้าหมายตอนที่ 2 & 3: นำข้อมูลความเข้มเสียง \(I\) และระดับความเข้มเสียง \(\beta\) จากไมค์ A และ B บันทึกลงตารางตอนที่ 2 แล้วนำไปแสดงวิธีทำคำนวณอัตราส่วนและผลต่างในตอนที่ 3
🌐
1. การขยายตัวของหน้าคลื่นทรงกลม (\(A=4\pi r^2\)): เมื่อระยะทาง \(r\) เพิ่มขึ้น พื้นที่ผิวรับพลังงานเสียงขยายตัวเพิ่มขึ้นสัมพันธ์กับระยะทางอย่างไร?
📉
2. กฎกำลังสองผกผัน (\(I\propto\frac{1}{r^2}\)): เมื่อพลังงานแผ่กว้างขึ้น อัตราส่วนความเข้มเสียง \(\frac{I_B}{I_A}\) ที่คำนวณได้สอดคล้องกับ \(\left(\frac{r_A}{r_B}\right)^2\) หรือไม่? นำค่าที่วัดได้ไปแสดงวิธีทำในตอนที่ 3.1
🔊
3. ผลต่างระดับความเข้มเสียง (\(\Delta\beta=\beta_B-\beta_A\)): เมื่อนำระดับเสียงทั้งสองจุดมาลบกัน ค่าที่ได้ติดลบเพราะเหตุใด? สัมพันธ์กับเสียงที่ค่อยลงอย่างไร?
✍️
4. เช็กลิสต์ในใบงาน: แสดงวิธีทำครบถ้วน, ระบุหน่วยฟิสิกส์ (\(\mathrm{W/m^2}\) และ \(\mathrm{dB}\)), และสรุปความสัมพันธ์ด้วยภาษาของตนเอง
📐 สูตรและความสัมพันธ์ทางฟิสิกส์สำหรับใช้อ้างอิง:
• ความเข้มเสียง: \(I=\frac{P}{4\pi r^2}\) (แปรผกผันกับกำลังสองของระยะทาง \(I\propto\frac{1}{r^2}\))
• ระดับความเข้มเสียง: \(\beta=10\log_{10}\!\left(\frac{I}{I_0}\right)\) โดย \(I_0=10^{-12}\,\mathrm{W/m^2}\)
• ผลต่างระดับความเข้มเสียง: \(\Delta\beta=\beta_B-\beta_A=10\log_{10}\!\left(\frac{I_B}{I_A}\right)=20\log_{10}\!\left(\frac{r_A}{r_B}\right)\)
🛠️ ส่วนเพิ่มเติม (ปรับระยะละเอียด, กำลังเสียง P, กล้อง 3D, ตารางข้อมูล) คลิกเปิด/ปิด ▾
🎙️ ปรับระยะไมค์ A ละเอียด: \(r_A=1.00\,\mathrm{m}\)
🎙️ ปรับระยะไมค์ B ละเอียด: \(r_B=2.00\,\mathrm{m}\)
👂 ความรู้สึกความดังของมนุษย์ (Perceived Loudness): เบาลงราว 34%
ตามหลักจิตฟิสิกส์ หูมนุษย์รับรู้ความดังเป็นสเกลลอการิทึม ระดับเสียงลดลง 10 dB จะรู้สึกเบาลงราวครึ่งหนึ่ง (50%)
🔊 กำลังเสียงแหล่งกำเนิด (Power \(P\)): \(1.00\times10^{-3}\,\mathrm{W}\;(1.00\,\mathrm{mW})\)
📷 มุมกล้อง 3D (Camera Presets):
🌊 คลื่น & สแน็ป:
🎨 ปรับสีคลื่น:
💡 มาตรฐานความปลอดภัยการได้ยิน (อ้างอิง NIDCD):
• เสียงระดับ 85 dBA ที่สัมผัสอย่างน้อย 8 ชั่วโมงอาจทำให้การได้ยินเสียหายได้ และเสียงที่ดังกว่านั้นอาจเป็นอันตรายในเวลาสั้นลง (อ้างอิง NIDCD)
• *หมายเหตุ: ค่าที่ได้จากโปรแกรมจำลอง 3D เป็นค่าจำลองเชิงทฤษฎีในอุดมคติ (Ideal Free Field Simulation)*
📋 บันทึกข้อมูลเปรียบเทียบ:
#\(P\;(\mathrm{mW})\)\(r_A\;(\mathrm{m})\)\(\beta_A\;(\mathrm{dB})\)\(r_B\;(\mathrm{m})\)\(\beta_B\;(\mathrm{dB})\)\(\Delta\beta\;(\mathrm{dB})\)