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, Вт/м²;
• $p$ — звуковое давление, Па;
• $Z_{S}$ — 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:

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

Уровни звукового давления от различных источников

• 0 дБ SPL — порог слышымости для синусоидальной волны с частотой 1 кГц; ничего не слышно
• 5 дБ SPL — почти ничего не слышно; безмолвие в горах;
• 10 дБ SPL — почти не слышно — шёпот, тиканье часов, тихий шелест листьев, звук падающей иголки;
• 15 дБ SPL — едва слышно — шелест листьев;
• 20 дБ SPL — едва слышно — уровень фона на открытой местности;
• 25 дБ SPL — тихо — сельская местность вдали от дорог, мурлыканье кота на расстоянии 0,5 м;
• 30 дБ SPL — тихо — настенные часы, максимально разрешённый шум для источников постоянного шума, расположенных в жилых помещених, ночью с 21:00 до 7:00;
• 35 дБ SPL — хорошо слышно — приглушённый разговор, тихая библиотека, шум в лифте;
• 40 дБ SPL — хорошо слышно — тихий разговор, учреждение (офис) без источников шума, шум телевизора в соседней комнате;
• 50 дБ SPL — отчётливо слышно — разговор средней громкости, тихая улица, стиральная машина;
• 60 дБ SPL — умеренно шумно — громкий разговор, норма для контор;
• 65 дБ SPL — весьма 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 1 м; шум в железнодорожном вагоне;
• 80 дБ SPL — очень шумно — громкий будильник на расстоянии 1 м; крик; мотоцикл с глушителем; шум работающего двигателя грузового автомобиля; длительный звук вызывает ухудшение слуха;
• 85 дБ SPL — очень шумно — громкий крик, мотоцикл с глушителем;
• 90 дБ SPL — 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 SPL — очень шумно — вагон метро на расстоянии 7 м, громкая игра на фортепиано на расстоянии 1 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, мощный автомобильный сабвуфер, пневмосигнал для велосипеда;
• 120 дБ SPL — почти невыносимо — болевой порог, гром (иногда до 120 дБ), отбойный молоток, вувузела на расстоянии 1 м, шум на стадионе, кислородная горелка;
• 130 дБ SPL — боль — сирена, шум клёпки котлов, рекорд по самому громкому крику;
• 140 дБ SPL — травма внутреннего уха — взлёт реактивного самолёта на расстоянии 25 м, максимальная громкость на рок-концерте;
• 150 дБ SPL — контузия, травмы — взлёт лунной ракеты на расстоянии 100 м, реактивный двигатель на расстоянии 30 м, соревнования по автомобильным звуковым системам, ухудшается зрение;
• 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;
• 182,4 дБ SPL — рекорд по автомобильным звуковым системам, 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 быстрая 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. 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. 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;
• 2367 дБ SPL — 4.63309 × 10¹¹³ Па — планковское давление.

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

См. также

• Интенсивность звука
• Громкость звука
• Давление звукового излучения