Физика и химия → Шум от болида «Формулы-1»

11 Окт
2012

Один болид «Формулы-1», проезжая мимо, создает шум, равный примерно 110 дБ. В прошлом году я был на Гран- при «Формулы-1» и сидел около стартовой решетки, откуда одновременно сорвались 20 машин. Шум был умопомрачительный, гораздо громче, чем шум от одной машины, но все же не в 20 раз (т.е. не 2200 дБ, что является недостижимой цифрой). Почему?

1. Здесь нужно учитывать две вещи. Во-первых, источники шума не синхронизированы: болиды создают шум независимо друг от друга, и поэтому пик шума от одной машины может совпадать со спадом шума другой. Из-за этой несинхронности источников звука, давление его (сжатие воздуха, которое воспринимает ваше ухо) увеличивается только в соответствии с корнем квадратным от количества источников.

Во-вторых, децибел — логарифмическая единица: ее составляющие не просто складываются друг с другом. Увеличение уровня децибел — это логарифм отношения числа источников (в этом примере 20/1), умноженный на 10. Дополнительные 19 машин добавляют только около 13 дБ, так что шум 20 машин будет равняться всего лишь 123 дБ или что-то в этом роде.
То же самое справедливо для скрипок в оркестре: 16 скрипок звучат лишь в четыре раза громче, чем одна. Если громкость одной скрипки — 70 дБ, то шестнадцати — 82 дБ. Точно так же молчание половины труб в оркестре — а они звучат гораздо громче скрипок — уменьшает их звучание только на несколько децибел, что объясняет, почему в оркестре скрипок гораздо больше, чем труб.
То же касается и уличного шума. Если шум, производимый двигателем машины, приблизительно равен шуму ее покрышек, тогда нет смысла уменьшать шум двигателя более чем на 3 дБ без уменьшения шума от колес.

2. В 1990 г. я измерял уровень шума на Гран-при «Формулы-1» в Сильверстоуне, Великобритания, и проверял, насколько он вреден для здоровья и безопасности человека. Я обнаружил, что уровень шума от одной проезжающей машины с учетом пит-стопов составляет действительно около 110 дБ.
Уровень звука сильно варьирует в ходе гонки. На первом кругу все машины проносятся мимо практически одновременно, тогда как в конце они довольно сильно рассредоточены по трассе. Разница между максимальным уровнем шума на первом кругу и последними кругами составляла около 12 дБ — близко к тому, о чем говорит нам теория.
Громкость для зрителя гонок — это другое дело, она отличается от записываемого уровня звука. Человеческое ухо работает, используя пропорции, так что если сила звука удваивается — это дает приблизительно то же самое повышение громкости.
Эмпирическое правило, которое для большинства людей работает без сбоев, заключается в том, что усиление звука на 10 дБ воспринимается как «в два раза громче». Так что 20 машин, проносящихся мимо, создавали шум, который воспринимался человеком как «в два раза более громкий», чем шум от одной машины, а разница составляла 13 дБ, озвученные первым корреспондентом.
Все это еще раз доказывает, что децибел — очень странная единица измерения.


 

Комментарии:

наверх