Negli esperimenti psicoacustici, quando viene chiesto di alzare il volume due volte più alto, la maggior parte delle persone aumenta il livello sonoro di circa 10 dB, che è 10 volte l'intensità.

Non è proprio una questione di fisica.È la percezione.E linguaggio naturale.

Modifica: il libro di testo lo menziona.Nella sezione 12-2 Giancoli scrive: "Per produrre un suono che suoni circa il doppio di volume richiede un'onda sonora che abbia circa 10 volte l'intensità."

Continua dicendo che "quattro volte più forte" è $ 100 $ volte l'intensità.Sarei un po 'scettico al riguardo.

Penso che tu stia confondendo la relazione tra volume e intensità del suono, con la relazione tra Livello di intensità del suono e intensità del suono relativa a un valore di riferimento, che è espresso dall'equazione: $$ L_I = 10 \ log_ {10} \ left (\ frac I {I_0} \ right) \ textrm {dB} $$ Ciò di cui parli nel tuo post è la relazione tra il volume, che è la forza della percezione del suono da parte dell'orecchio, e la quantità fisica chiamata intensità del suono.Sono collegati dalla "regola pratica" che hai appena descritto.Puoi trovare queste informazioni su: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Sound/loud.html

Come altri hanno notato, il volume è una sensazione psicofisica percepita dalla percezione uditiva umana. Non è la stessa cosa del livello di pressione sonora, in cui raddoppiando l'intensità aumenta lo spl di 3db (non 10db), o la tensione di 6dB.

Vedi questa trama:

Fonte

Pertanto:

Il doppio o il doppio del volume [intensità] = fattore 2 significa circa 10 dB in più di livello di volume rilevato (psicoacustico)

Il doppio o il doppio della tensione [intensità] = fattore 2 significa un livello di tensione misurato di 6 dB in più (livello di pressione sonora)

Il doppio o il doppio della potenza [intensità] = fattore 2 significa 3 dB in più del livello di potenza calcolato (livello di intensità del suono)

MODIFICA:

Di seguito sono riportate le equazioni per Loudness rispetto al rapporto di intensità (oltre a tensione e potenza) Come puoi vedere, l'equazione che governa il volume è log2 rispetto al tradizionale log10. Sebbene possa essere rappresentato in log10, il moltiplicatore diventa 33,22 (invece dei tradizionali 10 o 20 usati rispettivamente per potenza e tensione)

La domanda e la risposta di Giancoli sono semplicemente senza senso.

Se "il doppio del volume" viene interpretato in termini fisici, significa il doppio dell'intensità, in unità di watt per metro quadrato, e si tratta di una variazione di circa 3 dB, non di 10 dB.

Se, d'altra parte, si suppone che "due volte più forte" sia interpretato in termini psicoacustici, allora non è ancora molto significativo, o significativo solo nel senso che se interroghi le persone e chiedi loro di giudicare cosa è "il doppio del volume", le loro risposte, se misurate fisicamente, possono raggrupparsi intorno a un certo numero di dB, ma non c'è certamente modo di prevederlo basandosi sull'aver letto un libro di testo di fisica da matricola. È come chiedere a qualcuno se qualcosa è "due volte più acido", o se un cucciolo è "due volte più carino", o se una certa tonalità di rosso è "due volte più satura", o se Trump è "due volte più cattivo" di George W. Bush.

Avendo avuto la sfortuna di aver insegnato da Giancoli, non mi sorprende che ci sia una schifezza così cattiva in quel libro, ma wow ... questa è incredibilmente brutta.

Come già accennato, i decibel sono su scala logaritmica: $$ L = 10 \ log_ {10} \ left (\ frac {I} {I_0} \ right) \ \ rm {dB} $$

Se facciamo quello che dice la risposta: aumenta $ I $ di un fattore di $ 10 $ , che succede? $$ L '= 10 \ log_ {10} \ left (\ frac {10I} {I_0} \ right) \ \ rm {dB} = 10 \ log_ {10} \ left (\ frac {I} {I_0} \ right) \ \ rm {dB} +10 \ \ rm {dB} $$

Quindi vediamo che in realtà aggiungiamo $ 10 \ \ rm {dB} $ alla valutazione in decibel. Che sia o meno "il doppio del volume" "è in qualche modo soggettivo, come altri hanno sottolineato.

Se volessimo effettivamente raddoppiare i decibel avremmo $$ 2L = 10 \ times2 \ log_ {10} \ left (\ frac {I} {I_0} \ right) \ \ rm {dB} = 10 \ log_ {10} \ sinistra (\ frac {I ^ 2 / I_0} {I_0} \ right) \ \ rm {dB} $$

Quindi vorresti che la tua intensità diventasse $$ I '= \ frac {I ^ 2} {I_0} $$ (ovvero, aumentare di un fattore di $ \ frac {I} {I_0} $ )

Che in effetti dipende dall'intensità iniziale $ I $ .

Quindi, in realtà, o la domanda avrebbe potuto essere scritta meglio se questa informazione non fosse nel libro (poiché sembra che stia cercando una singola risposta quantitativa corretta, quando non ce n'è una), oppure la soluzione potrebbe essere andata in quali ipotesi sono state fatte per arrivare alla risposta di moltiplicare l'intensità per $ 10 $ .

Non cercare di stabilire impostazioni ripetibili basate sulle "tendenze" della risposta uditiva umana documentate in psicoacustica. La psicoacustica è variabile poiché la risposta uditiva di ogni persona è ampiamente varia.

Se suoni due note pure 500 Hertz e 600 Hertz alla stessa ampiezza a un livello di ascolto confortevole, quindi regola l'ampiezza di una nota verso il basso, raggiungerai un punto in cui la nota del livello sonoro di ampiezza inferiore non sarà percepita da udito naturale. Tuttavia, molto probabilmente se disattivassi la nota di ampiezza più alta, ascolteresti bene la nota di ampiezza più bassa. Ora imposta le due note più vicine in frequenza, 500 Hertz e 525 Hertz. Inizia a regolare l'ampiezza di una nota verso il basso e scoprirai che non puoi più sentire la nota di ampiezza inferiore quando è ancora a un'ampiezza molto più alta rispetto alla nota di ampiezza inferiore più ampiamente separata in frequenza. Questo fenomeno è spesso distorto negli individui con ipoacusia o altre differenze uditive nell'udito. Se si regola l'ampiezza iniziale verso l'alto o verso il basso durante la misurazione del differenziale di ampiezza utilizzando la perdita di percezione in una nota come metrica, si noterà che il differenziale di ampiezza tra le due note varierà notevolmente.

La psicoacustica è un buon strumento per capire perché esiste una differenza nella risposta uditiva, ma per confrontare i livelli sonori è comunque necessario fare affidamento su proprietà misurate fisicamente e non sulla percezione individuale ampiamente variabile quando si quantificano le proprietà.