Звуковое давление

Звуковое давление не следует путать с давлением звукового излучения.

Звуково́е давле́ние — переменное избыточное давление, возникающее в упругой среде при прохождении через неё звуковой волны. Единица измерения — паскаль (Па).

Мгновенное значение звукового давления в точке среды изменяется как со временем, так и при переходе к другим точкам среды, поэтому практический интерес представляет среднеквадратичное значение данной величины, связанное с интенсивностью звука:

$I = {<p^2>_t \over Z_S},$

где $~I$ — интенсивность звука, $~p$ — звуковое давление, $~Z_S$ — удельное акустическое сопротивление среды, $<>_t$ — усреднение по времени.

При рассмотрении периодических колебаний иногда используют амплитуду звукового давления; так, для синусоидальной волны

$~p = p_0 \sin(\omega t+ \varphi), \qquad <p^2>_t = {\pi p_o ^2\over \omega},$

$I = {\pi p_0^2 \over \omega Z_S},$

где $~p_0$ — амплитуда звукового давления.

Уровень звукового давления (англ. SPL, Sound Pressure Level) — измеренное по относительной шкале значение звукового давления, отнесённое к опорному давлению $~p_\mathrm{SPL}$ = 20 мкПа, соответствующему порогу слышимости синусоидальной звуковой волны частотой 1 кГц:

$\mathrm{SPL} = 20~\mathrm{lg}~{p \over 20~\mu \Pi \mathrm{a}}$ дБ.

Уровни звукового давления от различных источников

• 0 дБ SPL — специальная измерительная камера;
• 5 дБ SPL — почти ничего не слышно;
• 10 дБ SPL — почти не слышно — шёпот, тиканье часов, тихий шелест листьев;
• 15 дБ SPL — едва слышно — шелест листьев;
• 20 дБ SPL — едва слышно — уровень естественного фона на открытой местности при отсутствии ветра, норма шума в жилых помещениях;
• 25 дБ SPL — тихо — сельская местность вдали от дорог;
• 30 дБ SPL — тихо — настенные часы;
• 35 дБ SPL — хорошо слышно — приглушённый разговор;
• 40 дБ SPL — хорошо слышно — тихий разговор, учреждение (офис) без источников шума, уровень звукового фона днём в городском помещении с закрытыми окнами выходящими во двор;
• 50 дБ SPL — отчётливо слышно — разговор средней громкости, тихая улица, стиральная машина;
• 60 дБ SPL — шумно — обычный разговор, норма для контор;
• 65 дБ SPL — шумно — громкий разговор на расстоянии 1 м;
• 70 дБ SPL — шумно — громкие разговоры на расстоянии 1 м, шум пишущей машинки, шумная улица, пылесос на расстоянии 3 м;
• 75 дБ SPL — шумно — крик, смех с расстояния 1м; шум в железнодорожном вагоне;
• 80 дБ SPL — очень шумно — громкий будильник на расстоянии 1 м; крик; мотоцикл с глушителем; шум работающего двигателя грузового автомобиля;
• 85 дБ SPL — очень шумно — громкий крик, мотоцикл с глушителем;
• 90 дБ SPL — очень шумно — громкие крики, пневматический отбойный молоток, тяжёлый дизельнй грузовик на расстоянии 7 м, грузовой вагон на расстоянии 7 м;
• 95 дБ SPL — очень шумно — вагон метро на расстоянии 7 м;
• 100 дБ SPL — крайне шумно — громкий автомобильный сигнал на расстоянии 5—7 м, кузнечный цех, очень шумный завод;
• 110 дБ SPL — крайне шумно — шум работающего трактора на расстоянии 1 м, громкая музыка, вертолёт;
• 115 дБ SPL — крайне шумно — пескоструйный аппарат на расстоянии 1 м;
• 120 дБ SPL — почти невыносимо — болевой порог, гром (иногда до 120 дБ), отбойный молоток, вувузела на расстоянии 1 м;
• 130 дБ SPL — боль — сирена, шум клёпки котлов;
• 140 дБ SPL — травма внутреннего уха — взлёт реактивного самолёта на расстоянии 25 м, максимальная громкость на рок-концерте;
• 150 дБ SPL — контузия, травмы — взлёт ракеты на Луну с экипажем, на расстоянии 100 м, реактивный двигатель на расстоянии 30 м;
• 160 дБ SPL — шок, травмы, возможен разрыв барабанной перепонки — выстрел из ружья близко от уха; ударная волна от сверхзвукового самолёта или взрыва давлением 0,002 МПа;
• 168 дБ SPL — шок, травмы, возможен разрыв барабанной перепонки — выстрел из винтовки M1 Garand на расстоянии 1 м;
• 170 дБ SPL — светошумовая граната, воздушная ударная волна давлением 0,0063 МПа;
• 180 дБ SPL — светошумовая граната, воздушная ударная волна давлением 0,02 МПа, длительный звук с таким давлением вызывает смерть;
• 190 дБ SPL — воздушная ударная волна давлением 0,063 МПа;
• 194 дБ SPL — воздушная ударная волна давлением 0,1 МПа, равным атмосферному давлению, возможен разрыв лёгких;
• 200 дБ SPL — воздушная ударная волна давлением 0,2 МПа, возможна смерть;
• 210 дБ SPL — воздушная ударная волна давлением 0,63 МПа;
• 220 дБ SPL — воздушная ударная волна давлением 2 МПа;
• 230 дБ SPL — воздушная ударная волна давлением 6,3 МПа;
• 240 дБ SPL — воздушная ударная волна давлением 20 МПа;
• 249,7 дБ SPL — максимальное давление 61 МПа воздушной ударной волны при взрыве тринитротолуола^[1]. Давление ударных волн при обычном взрыве может быть больше (максимальное — давление детонации), но это будет ещё не воздушная, а начальная взрывная ударная волна, образованная разлётом продуктов детонации;
• 260 дБ SPL — ударная волна давлением 200 МПа;
• 270 дБ SPL — ударная волна давлением 632 МПа;
• 280 дБ SPL — ударная волна давлением 2000 МПа;
• 282 дБ SPL — 2500 МПа — максимальное давление воздушной ударной волны при ядерном взрыве^[2]. Максимальное давление продуктов реакции в момент ядерного взрыва гораздо больше — до 100 млн. МПа.
• 300 дБ SPL — 20 000 МПа — среднее давление детонации обычных взрывчатых веществ;
• 374 дБ SPL — 100 млн МПа — давление в ядерном заряде в момент ядерного взрыва;
• 467 дБ SPL — 4,63309 × 10¹¹³ Па — планковское давление

Давление свыше 140 дБ SPL может вызвать разрыв барабанной перепонки, баротравмы и даже смерть.

Примечания

1. ↑ Яковлев Ю.С. Гидродинамика взрыва. — Л.: Судпромгиз, 1961. — С. 112. — 313 с.
2. ↑ Физика ядерного взрыва. Т. 2. / Министерство обороны РФ, ЦФТИ. М., 1997. ISBN 5-02-015118-1. — С. 33

См. также

• Интенсивность звука
• Громкость звука
• Давление звукового излучения