Logarithmus 10.Klasse Gymnasium

Ich besuche momentan die 10. Klasse, Gymnasium und soll eine Aufgabe für den Mathematikunterricht lösen, komme mit dieser aber absolut nicht klar. Ich hoffe, dass mir jemand helfen kann
Beim Hören unterscheidet man zwischen der(physikalischen)Intensität und der empfundenen Wahrnehmung eines Geräuschs. Die empfundene Lautstärke L eines Geräuschs der Intensität I wird in dB(Dezibel) angegeben und gemäß der Formel L= lg(I/I0)dB berechnet. Dabei ist I0 die Intensität eines Geräuschs, das vom menschlichen Ohr gerade noch wahrgenommen wird („Hörschwelle“).
a) Die Lautstärke eines vorbeifahrenden Fahrzeugs beträgt etwa L1=60dB. Bei 2 gleichzeitig vorbeifahrenden Fahrzeugen verdoppelt sich die Intensität des Geräuschs I2=2I1, die empfundene Lautstärke(zum Glück) aber nicht. Zeigen Sie L2=63dB
b) Zeigen Sie allgemein, dass die Verdopplung der Geräuschintensität eine Erhöhung der empfundenen Lautstärke von ca. 3dB zur Folge hat.
c) Normales Sprechen einer Person wird mit etwa 50dB wahrgenommen. Bei einer Dauerbelastung von 65dB besteht eine erhöhtes Gesundheitsrisiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Aus wie vielen Schülerinnen und Schülern darf eine geschwätzige Klasse höchstens bestehen, damit auch beim dauerhaften Reden aller Schüler kein Gesundheitsrisiko besteht?
d) Ab etwa einer Belastung von 85dB können Hörschäden auftreten. Um wie viel Prozent muss die Intensität einer Hintergrundmusik in einer Bar(91dB)mindestens reduziert werden, damit das Personal auf Dauer keine Hörschäden erleidet?

MfG

Hallo!

Die „Masseinheit“ Dezibel leitet sich ab aus der von dem Herrn Alexander Graham Bell (ja, der hat auch das Telefon erfunden!) definierten Verhältnis einer Messgrösse zu einer zunächst mal beliebigen Bezugsgrösse. Beide müssen aber gleichartig sein bzw. deren Verhältnis (Bruch) muss einheitenlos sein. Ein Bel ist nun der dekadische Logarithmus (lg) von (Messgrösse / Bezugsgrösse). ein Dezibel ist dann der zehnte Teil eines Bels. Ein Bel ist, wie schon angedeutet, einheitenlos, weil ja eben als Verhältnis definiert. Somit kann man es natürlich für beliebige Grössen verwenden, welche man ins Verhältnis zueinander setzen möchte. Es bietet sich jedoch für solche Gesetzmäßigkeiten an, die ein exponentielles Anwachsen des Funktionswerts in Abhängigkeit ihrer Eingangsgröße beschreiben, denn deren Funktionswerte werden mithilfe der logarithmischen Darstellung zu linearen Abhängigkeiten hin „verbogen“. Auf diese Erkenntnis zielen die Fragestellungen ab.

zu a)
L1= 6B = 60dB = 10*lg(I1/I0)
und erstmal nur allgemein hingeschrieben
L2=10*lg(I2/I0)
Nun ist angegeben, daß
I2=2*I1, dies eingesetzt:
L2=10*lg(2*I1/I0), jetzt mal ein bisschen mit den Vorzügen der logarithmus-Funktion gespielt:
L2=10*[lg(2)+lg(I1/I0)]
L2=10*lg(2) + 10*lg(I1/I0)
Der erste Term ergibt 3.01, der zweite ist wieder L1
Somit ist
L2= 60dB+3,01 also ungefähr 63dB.
Du erreichst somit bei JEDER Verdopplung der Intensität eine Zunahme der Lautstärke von ca. 3 dB, denn der erste Term ist immer gleich 3, unabhängig von den Grössen I1 und I0.

zu b)
siehe oben

zu c)
Wir müssen die Anzahl an Personen solange verdoppeln. bis wir von 50dB (1 Pers.) auf 65dB in 3er-Schritten angelangt sind:

1 Schüler: 50dB
2 Schüler: 53dB
4 Schüler: 56db

32 Schüler: 65dB

zu d)
91(dB)=10*lg(I1/I0), der Startwert
85 =10*lg(I2/I0), der Zielwert

umformen liefert:
10^9,1=I1/I0 und
10^8,5=I2/I0

I0 eliminieren:
I2/I1=(10^8,5)/(10^9,1) = 0,2512
Die Intensität muß um ca. 75% reduziert werden.

Hallo!

Die „Masseinheit“ Dezibel leitet sich ab aus der von

dem Herrn

Alexander Graham Bell (ja, der hat auch das Telefon

erfunden!)

definierten Verhältnis einer Messgrösse zu einer

zunächst mal

beliebigen Bezugsgrösse. Beide müssen aber gleichartig

sein

bzw. deren Verhältnis (Bruch) muss einheitenlos sein.

Ein Bel

ist nun der dekadische Logarithmus (lg) von

(Messgrösse /

Bezugsgrösse). ein Dezibel ist dann der zehnte Teil

eines

Bels. Ein Bel ist, wie schon angedeutet, einheitenlos,

weil ja

eben als Verhältnis definiert. Somit kann man es

natürlich für

beliebige Grössen verwenden, welche man ins Verhältnis
zueinander setzen möchte. Es bietet sich jedoch für

solche

Gesetzmäßigkeiten an, die ein exponentielles Anwachsen

des

Funktionswerts in Abhängigkeit ihrer Eingangsgröße
beschreiben, denn deren Funktionswerte werden mithilfe

der

logarithmischen Darstellung zu linearen Abhängigkeiten

hin

„verbogen“. Auf diese Erkenntnis zielen die

Fragestellungen

ab.

zu a)
L1= 6B = 60dB = 10*lg(I1/I0)
und erstmal nur allgemein hingeschrieben
L2=10*lg(I2/I0)
Nun ist angegeben, daß
I2=2*I1, dies eingesetzt:
L2=10*lg(2*I1/I0), jetzt mal ein bisschen mit den

Vorzügen der

logarithmus-Funktion gespielt:
L2=10*[lg(2)+lg(I1/I0)]
L2=10*lg(2) + 10*lg(I1/I0)
Der erste Term ergibt 3.01, der zweite ist wieder L1
Somit ist
L2= 60dB+3,01 also ungefähr 63dB.
Du erreichst somit bei JEDER Verdopplung der

Intensität eine

Zunahme der Lautstärke von ca. 3 dB, denn der erste

Term ist

immer gleich 3, unabhängig von den Grössen I1 und I0.

zu b)
siehe oben

zu c)
Wir müssen die Anzahl an Personen solange verdoppeln.

bis wir

von 50dB (1 Pers.) auf 65dB in 3er-Schritten angelangt

sind:

1 Schüler: 50dB
2 Schüler: 53dB
4 Schüler: 56db

32 Schüler: 65dB

zu d)
91(dB)=10*lg(I1/I0), der Startwert
85 =10*lg(I2/I0), der Zielwert

umformen liefert:
10^9,1=I1/I0 und
10^8,5=I2/I0

I0 eliminieren:
I2/I1=(10^8,5)/(10^9,1) = 0,2512
Die Intensität muß um ca. 75% reduziert werden.

vielen Dank :smile: