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 в Международной системе единиц (СИ) — 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:

$I={\langle p^{2}\rangle _{t} \over Z_{S}},$

где:

• $I$ — интенсивность звука, Вт/м²;
• $p$ — звуковое давление, Па;
• $Z_{S}$ — удельное акустическое сопротивление среды;
• $\langle \rangle _{t}$ — усреднение по времени.

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

$p=p_{0}\sin(\omega t+\varphi ),\qquad \langle p^{2}\rangle _{t}={\pi p_{o}^{2} \over \omega },$

$I={\pi p_{0}^{2} \over \omega Z_{S}},$

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:

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

Примеры звукового давления

Приведены уровни звукового давления в дБ(20 мкПа):

• 0 дБ (20 мкПа) — ничего не слышно — порог слышимости для синусоидальной волны с частотой 1 кГц;
• 5 дБ (36 мкПа) — почти ничего не слышно — безмолвие в горах;
• 10 дБ (63 мкПа) — почти не слышно — шёпот, тиканье часов, тихий шелест листьев, звук падающей иголки;
• 15 дБ (110мкПа) — едва слышно — шелест листьев;
• 20 дБ (200 мкПа) — едва слышно — уровень фона на открытой местности;
• 25 дБ (360 мкПа) — тихо — сельская местность вдали от дорог, мурлыканье кота на расстоянии 0,5 м;
• 30 дБ (630 мкПа) — тихо — настенные часы, максимально разрешённый шум для источников постоянного шума, расположенных в жилых помещениях, ночью с 21:00 до 7:00;
• 35 дБ (1,1 мПа) — хорошо слышно — приглушённый разговор, тихая библиотека, шум в лифте;
• 40 дБ (2м Па) — хорошо слышно — тихий разговор, учреждение (офис), шум кондиционера, шум телевизора в соседней комнате;
• 50 дБ (6,3 мПа) — отчётливо слышно — разговор средней громкости, тихая улица, стиральная машина;
• 60 дБ (20 мПа) — умеренно шумно — громкий разговор, норма для контор;
• 65 дБ (36 мПа) — весьма шумно — громкий разговор на расстоянии 1 м;
• 70 дБ (63 мПа) — шумно — громкие разговоры на расстоянии 1 м, шум пишущей машинки, шумная улица, пылесос на расстоянии 3 м;
• 75 дБ (110 мПа) — шумно — крик, смех с расстояния 1 м, шум в старом железнодорожном вагоне;
• 80 дБ (200 мПа)— очень шумно — громкий будильник на расстоянии 1 м, крик, мотоцикл с глушителем, шум работающего двигателя грузового автомобиля, длительный звук вызывает ухудшение слуха;
• 85 дБ (360 мПа) — очень шумно — громкий крик, мотоцикл с глушителем, разговор с Женей Звягинцевым;
• 90 дБ (630 мПа) — очень шумно — громкие крики, пневматический отбойный молоток, тяжёлый дизельный грузовик на расстоянии 7 м, грузовой вагон на расстоянии 7 м, звук почти невозможно не замечать;
• 95 дБ (1,1Па) — очень шумно — вагон метро на расстоянии 7 м, громкая игра на фортепиано на расстоянии 1 м;
• 100 дБ (2 Па) — крайне шумно — громкий автомобильный сигнал на расстоянии 5—7 м, кузнечный цех, очень шумный завод;
• 110 дБ (6,3Па) — крайне шумно — шум работающего трактора на расстоянии 1 м, громкая музыка, вертолёт;
• 115 дБ (11 Па) — крайне шумно — пескоструйный аппарат на расстоянии 1 м, мощный автомобильный сабвуфер, пневмосигнал для велосипеда;
• 120 дБ (20 Па) — почти невыносимо — болевой порог, гром, отбойный молоток, вувузела на расстоянии 1 м, шум на стадионе, кислородная горелка;
• 130 дБ (63 Па) — боль — сирена, шум клёпки котлов, рекорд по самому громкому крику;
• 140 дБ (200 Па) — травма внутреннего уха — взлёт реактивного самолёта на расстоянии 25 м, максимальная громкость на рок-концерте;
• 150 дБ (630 Па) — контузия, травмы — взлёт лунной ракеты на расстоянии 100 м, реактивный двигатель на расстоянии 30 м, соревнования по автомобильным звуковым системам, ухудшается зрение;
• 160 дБ (2 кПа) — шок, травмы, возможен разрыв барабанной перепонки — выстрел из ружья близко от уха, соревнования по автомобильным звуковым системам, ударная волна от сверхзвукового самолёта или от взрыва давлением 0,002 МПа;
• 170 дБ (6,3 кПа) — светошумовая граната, воздушная ударная волна давлением 0,0063 МПа;
• 180 дБ (20 кПа) — светошумовая граната, воздушная ударная волна давлением 0,02 МПа, длительный звук с таким давлением вызывает смерть;
• 182,4 дБ (26,4 кПа) — рекорд по автомобильным звуковым системам;
• 194 дБ (100 кПа) — воздушная ударная волна давлением 0,1 МПа, равным атмосферному давлению, возможен разрыв лёгких;
• 200 дБ (200 кПа) — воздушная ударная волна давлением 0,2 МПа, возможна быстрая смерть;
• 249,7 дБ (61 МПа) — максимальное давление 61 МПа воздушной ударной волны при взрыве тринитротолуола. 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;
• 272 дБ (800 МПа) — извержение вулкана;
• 282 дБ (2,5 ГПа) — 2500 МПа — максимальное давление воздушной ударной волны при ядерном взрыве (максимальное давление продуктов реакции в момент ядерного взрыва гораздо больше — до 100 млн МПа);
• 300 дБ (20 ГПа) — среднее давление детонации обычных взрывчатых веществ;
• 374 дБ (100 ТПа) — 100 млн МПа — давление в ядерном заряде в момент ядерного взрыва;
• 2367 дБ — 4,63309·10¹¹³ Па — планковское давление.

Давление свыше 140 дБ (200 Па) может вызвать разрыв барабанной перепонки, баротравмы и даже смерть.

См. также

• Интенсивность звука
• Громкость звука
• Давление звукового излучения