Бесплатные калькуляторы
⌕ Поиск

Примеры запросов: процентыипотекаплощадь✓ 990 работающих калькуляторов

АКУСТИКА · ОНЛАЙН

Энергия звукового импульса по таблице акустической мощности

Звуковой импульс — хлопок, удар, короткий сигнал сирены — излучает энергию, равную площади под графиком акустической мощности: E = ∫P(t)dt. Если мощность измерена или рассчитана через равные промежутки времени, площадь удобно находить составным правилом Симпсона: оно точнее трапеций для гладких кривых. Калькулятор возвращает энергию в джоулях, число интервалов и шаг сетки.

✓ Бесплатно⌁ С пояснением✦ Без регистрации
▦
КАЛЬКУЛЯТОР

Введите данные

Моменты отсчёта по возрастанию с одинаковым шагом; нечётное число значений, не меньше трёх.
Мощность звука, излучаемая источником в эти моменты; столько же чисел, сколько моментов времени.
✓ Исходные значения передаются серверу только для выполнения расчёта. Регистрация не нужна.
ВАШ РЕЗУЛЬТАТ✓ Вычислено

Интегрирование по Симпсону

Приближённый интеграл0,293333
Число интервалов4
Шаг сетки0,1

«Копировать картинку» помещает изображение результата в буфер обмена без сохранения файла — его можно сразу вставить в мессенджер или документ. Картинка и PDF содержат ссылку на calc-calc.ru.

Составное правило Симпсона 1/3 на равномерной сетке. Точно для полиномов до третьей степени; для иных функций погрешность зависит от гладкости и шага.

Был ли калькулятор полезен?Одно касание — и мы поймём, какие инструменты улучшать.
ПОДРОБНЫЙ РАЗБОР · ФОРМУЛЫ И ПРИМЕРЫ

Энергия звукового импульса по таблице акустической мощности: интеграл по времени и правило Симпсона

Хлопок, выстрел стартового пистолета и короткий сигнал динамика — это звуковые импульсы, у которых мощность быстро растёт и падает. Чтобы сравнить их по «силе удара», вычисляют излучённую энергию: площадь под графиком акустической мощности от времени. Калькулятор считает её по таблице значений на равномерной сетке времени.

Для расчёта используется составное правило Симпсона. Ниже объяснено, чем оно хорошо, как подготовить данные, как перейти к средней мощности и где проходят границы применимости.

Энергия как площадь под кривой мощности

Мощность — это энергия в секунду, поэтому энергия за время импульса равна интегралу E = ∫P(t)dt. Если мощность постоянна и равна 2 Вт в течение 4 с, площадь прямоугольника даёт 8 Дж. Для реального импульса кривая мощности имеет форму горба, и площадь приходится считать численно.

Единицы согласованы: ватты, умноженные на секунды, дают джоули. Если время записано в миллисекундах, переведите его в секунды до ввода, иначе энергия получится в тысячу раз меньше.

Почему правило Симпсона

Правило Симпсона приближает кривую на каждой паре соседних интервалов параболой и суммирует площади под ними. Веса отсчётов чередуются 1, 4, 2, 4, …, 4, 1, а сумма умножается на h/3. Для многочленов до третьей степени оно точное, поэтому гладкий горб импульса на равномерной сетке считается заметно лучше, чем ломаной линией.

Платой за точность служат два условия: шаг по времени должен быть одинаковым, а интервалов — чётное число, то есть отсчётов — нечётное. Если у вас шесть отсчётов, добавьте ещё один или отбросьте крайний.

Пример: импульс громкоговорителя 0,4 с

Пусть мощность в моменты 0; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 с равна 0; 0,8; 1,2; 0,8; 0 Вт. Шаг h = 0,1 с, сумма с весами равна 0 + 4·0,8 + 2·1,2 + 4·0,8 + 0 = 8,8 Вт, откуда E = 0,1/3·8,8 ≈ 0,293 Дж. Для сравнения, метод трапеций дал бы 0,1·(0,8 + 1,2 + 0,8) = 0,28 Дж, то есть на 4,5 % меньше.

Средняя мощность за импульс P̄ = E/T = 0,293/0,4 ≈ 0,733 Вт. Это условный пример: значения выбраны для расчёта и не относятся к конкретному динамику.

Как подготовить данные

Мощность можно получить из записи микрофона, откалиброванного по звуковому давлению, если известна площадь сферы вокруг источника и условия поля, либо из паспортных данных излучателя. Важно, чтобы это была мощность, излучаемая в воздух, а не потребляемая из сети: КПД излучателей обычно малые доли процента или единицы процентов.

Выберите шаг так, чтобы на горб приходилось не меньше пяти отсчётов. Пики короче шага калькулятор не увидит. Проверить сходимость можно, удвоив число отсчётов: если энергия меняется на доли процента, сетка достаточна.

Границы расчёта

Результат — полная излучённая энергия, а не громкость у слушателя. Звуковое давление в точке зависит от расстояния, направленности, отражений и частотного состава, и по энергии одного импульса его не восстановить.

Расчёт не заменяет оценку шума по нормативам и не говорит о безопасности для слуха; для этого нужны измерения уровня в точке наблюдения и действующие документы.

Формула расчёта

ОСНОВНАЯ ФОРМУЛА

E = ∫P(t)dt ≈ (h/3)·[P₀ + 4P₁ + 2P₂ + … + 4P₍ₙ₋₁₎ + Pₙ], P̄ = E / T

Проверенные примеры

Импульс громкоговорителя

Акустическая мощность в моменты 0; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 с равна 0; 0,8; 1,2; 0,8; 0 Вт.

h = 0,1 с, E = 0,1/3 · (0 + 4·0,8 + 2·1,2 + 4·0,8 + 0) = 0,1/3 · 8,8 ≈ 0,2933 Дж; средняя мощность 0,2933 / 0,4 ≈ 0,733 Вт.

Постоянная мощность

Источник излучает 2 Вт в течение 4 с, отсчёты через 1 с.

E = 2 Вт · 4 с = 8 Дж, правило Симпсона для постоянной функции точное.

Параболический импульс

P = t·(6 − t) Вт, отсчёты через 1 с от 0 до 6 с.

E = 36 Дж, так как для многочлена до третьей степени правило Симпсона точное.

Как пользоваться онлайн-калькулятором

  1. Выберите равномерную сетку моментов времени с нечётным числом отсчётов, например 5, 7 или 9 значений.
  2. Введите моменты времени в первое поле, а акустическую мощность в ваттах — во второе, в том же порядке.
  3. Нажмите «Вычислить»: результат — энергия импульса в джоулях.
  4. Разделите энергию на длительность импульса, чтобы получить среднюю мощность E / T.
ВОПРОСЫ И ОТВЕТЫ

Частые вопросы

Чем акустическая мощность отличается от уровня звука в децибелах?

Мощность выражается в ваттах и описывает излучаемую энергию в секунду, а уровень в децибелах — логарифмическая шкала отношения к опорному значению. Для интеграла нужна мощность в ваттах.

Почему число отсчётов должно быть нечётным?

Правило Симпсона берёт интервалы парами, поэтому интервалов нужно чётное число, а отсчётов — нечётное.

Подойдёт ли неравномерная сетка времени?

Нет, для этой операции шаг должен быть одинаковым. При неравных промежутках используйте метод трапеций.

Можно ли подставить электрическую мощность усилителя?

Нельзя: большая часть электрической мощности уходит в тепло, а доля, превращённая в звук, обычно мала и зависит от излучателя.

Похожие калькуляторы

ПОДЕЛИТЬСЯ ИНСТРУМЕНТОМ

Встроить на свой сайт

Вставьте этот код в HTML-блок на своём сайте. Посетители смогут пользоваться калькулятором без перехода.

Прямая ссылка: https://calc-calc.ru/embed/calc_030229/

Предварительный просмотр