قوة الصوت

القدرة الصوتية هي معدل انبعاث الطاقة الصوتية أو انعكاسها أو انتقالها أو استقبالها في وحدة الزمن. ^{[ 1 ]} وتُعرَّف ^{[ 2 ]} بأنها "عبر سطح ما، حاصل ضرب ضغط الصوت ومركبة سرعة الجسيم عند نقطة على السطح في الاتجاه العمودي عليه، مُكاملةً على ذلك السطح". وحدة القدرة الصوتية في النظام الدولي للوحدات هي الواط (W). ^{[ 1 ]} وهي تتعلق بقدرة قوة الصوت على سطح يحيط بمصدر الصوت في الهواء.

بالنسبة لمصدر الصوت، على عكس ضغط الصوت، فإن قدرة الصوت لا تعتمد على المكان أو المسافة. ضغط الصوت خاصية للمجال عند نقطة في الفضاء، بينما قدرة الصوت خاصية لمصدر الصوت، وتساوي إجمالي القدرة المنبعثة من ذلك المصدر في جميع الاتجاهات. تُسمى قدرة الصوت التي تمر عبر منطقة ما أحيانًا بالتدفق الصوتي أو التدفق الصوتي عبر تلك المنطقة.

غالبًا ما تحدد اللوائح طريقة قياس ^{[ 3 ]} تدمج ضغط الصوت على سطح يحيط بالمصدر. _يحدد LWA القدرة المُوَصَّلة إلى ذلك السطح بالديسيبل نسبةً إلى بيكوواط واحد. عادةً ما تخضع الأجهزة (مثل المكنسة الكهربائية) لمتطلبات وضع العلامات وحدود قصوى مسموح لها بإنتاجها. يُستخدم مقياس الترجيح A في الحساب لأن المقياس يهتم بمستوى الصوت كما تدركه الأذن البشرية. تُجرى القياسات ^{[ 4 ]} وفقًا للمعيار ISO 3744 عند 6 إلى 12 نقطة محددة حول الجهاز في حيز شبه عديم الصدى. يمكن أن يكون مكان الاختبار داخليًا أو خارجيًا. البيئة المطلوبة هي أرض صلبة في مساحة مفتوحة واسعة أو غرفة شبه عديمة الصدى (مجال حر فوق سطح عاكس).

يتم تعريف القدرة الصوتية، التي يرمز لها بـ P ، بواسطة ^{[ 8 ]}$${\displaystyle P=\mathbf {f} \cdot \mathbf {v} =Ap\,\mathbf {u} \cdot \mathbf {v} =Apv}$$ أين

f هي قوة الصوت لمتجه الوحدة u ؛

v هي سرعة الجسيم للإسقاط v على طول u ؛

أ هي المساحة؛

p هو ضغط الصوت .

في وسط ما ، تُعطى القدرة الصوتية بواسطة $${\displaystyle P={\frac {Ap^{2}}{\rho c}}\cos \theta ,}$$ أين

A هي مساحة السطح؛

ρ هي كثافة الكتلة ؛

ج هي سرعة الصوت ؛

θ هي الزاوية بين اتجاه انتشار الصوت والعمودي على السطح؛

p هو ضغط الصوت .

على سبيل المثال، صوت عند مستوى ضغط صوتي يساوي 85  ديسيبل أو ضغط يساوي 0.356 باسكال في الهواء ( ρ =1.2  كجم ⋅ م ⁻³ و c =343  م ⋅ ث ⁻¹ ) عبر سطح مساحته A =مساحة 1  متر ^مربع عمودية على اتجاه الانتشار ( θ = 0° ) لها تدفق طاقة صوتية P =0.3  ميلي واط .

هذا هو المعيار الذي قد يهتم به المرء عند تحويل الضوضاء مرة أخرى إلى طاقة قابلة للاستخدام، إلى جانب أي خسائر في جهاز الالتقاط.

ترتبط القدرة الصوتية بشدة الصوت : $${\displaystyle P=AI,}$$ أين

يرمز الحرف A إلى المنطقة؛

يرمز الحرف I إلى شدة الصوت.

ترتبط القدرة الصوتية بكثافة الطاقة الصوتية : $${\displaystyle P=Acw,}$$ أين

يرمز الحرف c إلى سرعة الصوت ؛

يرمز الحرف w إلى كثافة الطاقة الصوتية.

مستوى قدرة الصوت ( SWL ) أو مستوى القدرة الصوتية هو مقياس لوغاريتمي لقدرة الصوت نسبةً إلى قيمة مرجعية. يُرمز لمستوى قدرة الصوت بالرمز _LW ويُقاس بوحدة ديسيبل (dB) ، ^{[ 9 ]} ويُعرَّف كما يلي: ^{[ 10 ]}$${\displaystyle L_{W}={\frac {1}{2}}\ln \!\left({\frac {P}{P_{0}}}\right)\!~\mathrm {Np} =\log _{10}\!\left({\frac {P}{P_{0}}}\right)\!~\mathrm {B} =10\log _{10}\!\left({\frac {P}{P_{0}}}\right)\!~\mathrm {dB} ,}$$ أين

P هي قوة الصوت؛

P ₀ هي قوة الصوت المرجعية ؛

1 Np = 1 هو neper ؛

1 ب = 1 / 2 ln 10 هو bel ؛

1 ديسيبل = 1 / 20 ln 10 هو الديسيبل .

إن قدرة الصوت المرجعية المستخدمة بشكل شائع في الهواء هي ^{[ 11 ]}$${\displaystyle P_{0}=1~\mathrm {pW} .}$$ الرموز الصحيحة لمستوى قدرة الصوت باستخدام هذا المرجع هي L _{W /(1 pW)} أو L _W (re 1 pW) ، ولكن رموز اللاحقة dB SWL و dB(SWL) و dBSWL أو dB _SWL شائعة جدًا، حتى لو لم تكن مقبولة من قبل النظام الدولي للوحدات. ^{[ 12 ]}

تُعرَّف القدرة الصوتية المرجعية P _{0 بأنها القدرة الصوتية ذات شدة الصوت المرجعية} I ₀ = 1 بيكوواط/م ² التي تمر عبر سطح مساحته A ₀ = 1 م ² : $${\displaystyle P_{0}=A_{0}I_{0},}$$ وبالتالي فإن القيمة المرجعية P ₀ = 1 بيكوواط .

• قوة الصوت وضغط الصوت: السبب والنتيجة
• قانون أوم كمعادل صوتي. الحسابات
• علاقات الكميات الصوتية المرتبطة بموجة صوتية مستوية متقدمة
• قاعدة بيانات أدوات الطاقة التابعة للمعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية (NIOSH) مؤرشفة بتاريخ 12 نوفمبر 2009 على موقع Wayback Machine.
• اختبار قوة الصوت