Helirõhk

Allikas: Vikipeedia
Heli iseloomustavad suurused
ja nende tasemed [1]
Suurus
(ühik)
Tase
(ühik)
Helirõhk p
(Pa)
Helirõhu tase (SPL) Lp
(dB-SPL)
Heliintensiivsus I
(W/m2)
Heliintensiivsuse tase LI
(dB-SIL)
Helivõimsus Pak
(W)
Helivõimsuse tase LPak
(dB-PWL)
Helienergia W
(J)
Helienergia tase LW
(dB-SWL)
Helienergia tihedus E
(J/m3)
Helienergia tiheduse tase LE
(dB-SEL)
Helivaljus N
(sone)
Helivaljuse tase LN
(phone)

Helirõhk on akustikas lisarõhk, mida helilaine tekitab gaasilises või vedelas keskkonnas. Et rõhk laines vaheldub positiivsest negatiivseks, nimetatakse helirõhuks ka selle lisarõhu ruutkeskmist väärtust. [2]

Helirõhu diagramm:
1 – vaikus;
2 – kuuldav heli;
3 – atmosfäärirõhk;
4 – helirõhk

Helirõhk p lisandub (positiivse või negatiivse märgiga) vahelduvasuunalise rõhuna staatilisele rõhule p0 (nt õhurõhule) ja avaldub pinna A pindalaühikule (ruutmeetrile) mõjuva jõuna F (paskalites), mõõtühik Pa/m2:

 p = \frac{F}{A}.

Vahelduv helirõhk p on staatilisest rõhust p0 palju väiksem.

Kui heliks on harmooniline võnkumine (siinustoon), siis muutub rõhk ajas vastavalt valemile

 p(t) = \hat{p} \sin (\omega t),

kus \hat{p} on helirõhu amplituud ja ω ringsagedus \omega = 2  \pi f \,.

Helirõhu tase[muuda | muuda lähteteksti]

Tingituna sellest, et kuulmisaistingu tugevus pole võrdeline mitte helirõhkude suhtega, vaid ligikaudu selle suhte logaritmiga, väljendatakse helirõhkude erinevust – helirõhu taset – detsibellides.

Lähtesuuruseks p0, millega mõõdetavat helirõhku võrreldakse, on valitud kuuldelävele vastav kokkuleppeline helirõhk

p0 = 20 µPa = 2 · 10−5 = 0,00002 Pa.

Helirõhu p tase on arvutatav valemiga

 L_p = 20\, \log_{10}\left(\frac{ {p}}{p_0}\right)\, \mathrm{dB}. .

Näiteks kui helirõhk on 100 Pa (see vastab kõrva valulävele), siis helirõhu tase

 L_p = 20\, \log_{10}\left(\frac{ {100}}{0,00002}\right)=134 \, \mathrm{dB}.

Kui on teada helirõhu tase, saab arvutada sellele vastava helirõhu (näites Lp = 80 dB):

p = p_0 \cdot {10}^{\frac{L_{\text{p}}}{20}} = 0,00002\cdot {10}^{\frac{80}{20}} = 0,2 \;\text {Pa}.

Mingit helirõhu taset ja vastavat heliintensiivsuse taset väljendab ühesuurune detsibellide arv (vt Heliintensiivsuse tase). Seetõttu võib lühidalt kõnelda helitasemest või helinivoost (lühend SPL ingl k sõnadest sound pressure level).

Mitmesuguste heliallikate helirõhud ja vastavad helirõhu tasemed[muuda | muuda lähteteksti]

Heliallikas või
olukord
Kaugus heliallikast
või mõõtekoht
Helirõhk p
Pa
Helirõhu tase Lp
dB
Reaktiivlennuk 30 m 630 Pa 150 dB
Kahuripauk 1 m 200 Pa 140 dB
Valulävi kõrvas 100 Pa 134 dB
Kuulmiskahjustus
lühiajalisel toimel
kõrvas alates 20 Pa 120 dB
Lahingulennuk 100 m 6,3–200 Pa 110–140 dB
Suruõhuvasar, diskoteek 1 m 2 Pa 100 dB
Kuulmiskahjustus
kestval toimel
kõrvas alates 0,36 Pa 85 dB
Liiklus magistraalteel 10 m 0,2–0,63 Pa 80–90 dB
Auto 10 m 0,02–0,2 Pa 60–80 dB
Teler
keskmisel tugevusel
1 m 0,02 Pa 60 dB
Normaalne vestlus 1 m 2 · 10−3 –2 · 10−2 Pa 40–60 dB
Vaikne tuba kõrvas 2 · 10−4 –6,3 · 10−4 Pa 20–30 dB
Puulehtede sahin,
vaikne hingamine
kõrvas 6,32 · 10−5 Pa 10 dB
Kuuldelävi sagedusel 2 kHz kõrvas 2 · 10−5 Pa (20 µPa) 0 dB

Heli kiirgusrõhk[muuda | muuda lähteteksti]

Heli kiirgusrõhk on keskmine rõhk, mida heli avaldab heliväljas olevale kehale. See heli rõhk P on võrdeline helienergia tihedusega ja oleneb heli langemisnurgast ning ka pinna peegeldustegurist. Ülalkirjeldatud helirõhust p on kiirgusrõhk P mitu suurusjärku väiksem. Näiteks kui heliintensiivsus on 1 W/m2 (tase vastavalt 160 dB), siis p = 3000 Pa, aga P normaalisihis ainult ca 10 Pa.

Viited[muuda | muuda lähteteksti]

  1. Schallgrößen und ihre Pegel
  2. ENE, 3. kd, 1988, lk 353