音響インテンシティ計算機
1 Wの音源の音は球面に広がるため、1 m離れた点の音響インテンシティは0.079577471546 W/m²です。音響パワーと距離を入力すると、インテンシティ、球の表面積、デシベル値が分かります。ブラウザで無料で使えます。
- 無料
- ブラウザで動作
- 登録不要
- データは端末の外に出ません
無料で実行
計算例
- パワー
- 1
- 距離
- 1
- インテンシティ
- 0.0795774715
- インテンシティの単位
- W/m²
- 球の表面積
- 12.5663706144
- 球面積の単位
- m²
音響インテンシティ計算機は、音響パワーと放射距離から、音波が単位面積あたりに運ぶパワーを求めます。音源のパワー P をワットで、距離 r をメートルで入力すると、このツールはインテンシティ I = P 割る 4πr² をワット毎平方メートルで返し、除算に用いる球の表面積、空気中の標準基準である1ピコワット毎平方メートルに対するデシベルでのインテンシティレベル(任意)、そして代入の手順をステップごとに表示するため、宿題の確認やユニットテストを追跡可能なままに保てます。モデルは自由音場における古典的な等方性点音源で、すべてのパワーが半径 r の球面上に一様に広がると仮定します。負のパワーや負の距離も同様に、この計算機の物理的定義域外として拒否されます。
点音源にとっての音響インテンシティの意味
音響インテンシティとは、伝播方向に垂直な単位面積を通過する平均の音響パワーのことです。自由空間のあらゆる方向に均等に放射するコンパクトな音源の場合、エネルギー保存則により、同じ総パワー P が音源を中心とするすべての球面を通過しなければなりません。
その球の表面積は4πかける r の二乗なので、距離 r におけるインテンシティは単純に I = P 割る 4πr² となります。単位はすぐに従います。 パワーのワットを面積の平方メートルで割れば、ワット毎平方メートルです。距離を2倍にするとインテンシティは4分の1になります。
面積が半径の二乗で増えるためで、天文学や放射の問題でおなじみの逆二乗則です。授業の問題は通常この理想的な自由音場モデルを前提とします。反射する壁、バッフル、強い指向性を持つスピーカーがある部屋は、別の幾何学係数が必要で、このツールの対象外です。
インテンシティはメーターで測る音圧レベルと同じ量ではありません。ただし空気中の平面進行波では、両者は固有インピーダンスを通じて関係します。ここでの出力はパワーベースのインテンシティそのものに加え、I が正のときは慣例の基準 I₀ = 10⁻¹² W/m² を用いたデシベルのレベル(任意)です。
教師が算術の経路と同じくらい重視するのがゼロ距離の拒否です。r をゼロに設定した学生は、球面拡散の定義域から外れているからです。
実用的なヒント、制限、関連する検索
4πr² と商がオーバーフローして求解器が拒否せざるを得ない非有限の結果にならないよう、パワーと距離は公開された絶対範囲内に収めてください。クライアントを制御できる場合は、事前にフォーマットした文字列より数値で送ることを推奨します。文字列の数値は厳格な有限数値パターンに一致するときのみ受け付けられます。
一貫した SI 単位を使ってください。パワーをワット、距離をメートルで送れば、インテンシティはワット毎平方メートルで得られます。問題がミリワットやセンチメートルで書かれている場合は、先に変換してください。
授業では例を組にするとよいでしょう。すでに総放射パワーと自由音場の等方性仮定の下での放射距離がある場合に、この機能を選んでください。音源が文章題なら、その2つの数値を取り出し、先に単位を変換します。
往復チェックは簡単です。
活用例
逆二乗則インテンシティの宿題チェック
学生は教科書の自由音場問題から音響パワーと距離を入力し、提出前に手計算の I と球面積を決定論的な結果と比較します。
音声・シミュレーションヘルパーのユニットテスト
1メートル、2メートル、パワーゼロの既知の正しいインテンシティと、意図的なゼロ距離の拒否を、コーディング課題の期待値として生成します。
騒音対策の見積もり前の事前確認
パイプラインはまず音源パワーと距離を自由音場インテンシティに変換し、インテンシティが有限かつ正のときだけ dB しきい値や防護具ルールへ分岐します。
よくある質問
点音源からの音響インテンシティの式は何ですか?
自由音場の等方性点音源では I = P / (4πr²) です。P はワットの音響パワー、r はメートルの距離です。インテンシティは W/m² になります。
パワーはゼロにできますか?
はい。 音響パワーがゼロなら、有限のあらゆる距離でインテンシティはゼロになります。負のパワーは拒否されます。
音圧レベル(SPL)は返りますか?
いいえ。 返るのはパワーベースのインテンシティ I(W/m²)と、I > 0 のときの I₀ = 10⁻¹² W/m² に対する dB のインテンシティレベルです。圧力マイクの SPL 計算機ではありません。
距離が2倍になると音響インテンシティはどうなりますか？
4分の1になります。同じパワーが球面に広がり、その面積は距離の2乗に比例して大きくなるためです。天文学や放射の問題でも使われる逆2乗の法則です。
距離をゼロにするとどうなりますか？
計算できないことが分かりやすいメッセージで示されます。距離がゼロでは球の表面積もゼロになって割り算が成り立たず、無限大の値を作るわけにはいかないためです。
関連ツール
開発者向け — APIアクセス
このページの機能はすべてAPIからも利用できます。自社システムに組み込みたいチーム向けのセクションです。それ以外の方は上のツールをそのままお使いください。
エンドポイント
Bearerトークンで認証し、POST1回でタスクをキューに登録します。結果はWebhookまたは署名付きリンクで受け取れます。
お使いのスタックから呼び出す
curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/phys/sound-intensity \
-H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{"power":1,"distance":1}'const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/phys/sound-intensity", {
method: "POST",
headers: {
"Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
"Content-Type": "application/json"
},
body: JSON.stringify({
"power": 1,
"distance": 1
})
});
const { task_id } = await res.json();import os, requests
res = requests.post(
"https://api.kit.forhosting.com/phys/sound-intensity",
headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
json={
"power": 1,
"distance": 1
},
)
task_id = res.json()["task_id"]<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/phys/sound-intensity", false, stream_context_create([
"http" => [
"method" => "POST",
"header" => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
"content" => '{"power":1,"distance":1}',
],
]));
$task = json_decode($res, true);body := bytes.NewBufferString(`{"power":1,"distance":1}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/phys/sound-intensity", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)リクエスト例
{
"power": 1,
"distance": 1
}レスポンス例
{
"task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
"type": "phys.sound_intensity",
"status": "queued",
"_links": {
"result": "/tasks/tsk_…/result"
}
}非同期APIです。task_idは即時に返ります。ポーリングは1秒あたり1リクエストまでです。
料金
単価はすべて公開しています。トークン換算や独自クレジットはありません。失敗したタスクは課金されません。
制限
max_abs | 1000000000000 |
エラー
| HTTP | コード | 意味 |
|---|---|---|
401 | unauthorized | APIキーが無効か、指定されていません。Authorizationヘッダーを確認してください。 |
402 | insufficient_balance | 残高が不足しています。チャージ後に再度お試しください。 |
404 | unknown_type | 指定されたタスクタイプは存在しません。タイプ名を確認してください。 |
429 | rate_limited | リクエストが多すぎます。しばらく待ってから再度お試しください。 |
技術的な注記
距離がゼロの場合、式はゼロ除算になるため、API は無限のインテンシティをでっち上げる代わりに、明確な invalid_input エラーを返します。処理は純粋に決定論的な算術のみで、ネットワークも乱数シードも時計への依存もないため、無料のブラウザ実行版とプリペイド API は、固定の小数丸めの後、呼び出すたびに同一の JSON を返します。
点音源にとっての音響インテンシティの意味
検証経路は公開フィールドに使うのと同じ固定丸めで面積とインテンシティを再計算するため、成功した応答には必ず、テストやワークシートで検証できる手順が付属します。
API の呼び出し方と返ってくる内容
power は非負、distance は厳密に正でなければなりません。絶対値が 1×10⁻¹⁵ 以下の distance はゼロとして扱われ拒否されます。これは、距離ゼロではインテンシティが未定義になるという積の規則と一致します。2つの必須の有限数値を含む JSON ボディを送信します。power(別名 P、acoustic_power、source_power、watts)と distance(別名 r、radius、range、metres、meters)です。絶対値は公開された上限の1兆以内に収める必要があり、中間の積が Worker 上の IEEE 倍精度でもブラウザでも有限に保たれるようにするためです。成功時の応答は、丸められた power と distance をエコーし、intensity に W/m² の I を、intensity_unit に文字列 W/m² を、sphere_area に平方メートルの 4πr² を、sphere_area_unit に m² を、formula に古典的な I = P/(4πr²) の文字列を、model に isotropic_point_source を、reference_intensity_I0 にデシベル用の空気中基準を、message に短い英語の要約を、steps に代入行の順序付き配列を設定します。インテンシティが厳密に正の場合、応答には intensity_level_db = 10·log₁₀(I/I₀) も含まれます。検証の失敗(フィールド欠落、非有限数、絶対値の上限超過、負のパワー、負の距離、ゼロ距離)は invalid_input を返し、課金されることはありません。料金は成功リクエストごとに一律 $0.002 で、単位項目は item、限界単価はゼロです。
実用的なヒント、制限、関連する検索
1ワット・1メートルなら I = 1/(4π) ワット毎平方メートル、同じパワーで2メートルなら4分の1の強さ、パワーゼロなら有限のあらゆる距離でインテンシティはゼロ、距離ゼロは厳格な invalid_input の経路を示します。このランディングは、音響インテンシティ計算機、面積あたりの音響パワー、オンラインで I = P/(4πr²) を探す人を対象としており、音圧レベルメーターでも、残響時間つきの室内音響シミュレーターでも、指向性ビームパターンのツールでもありません。invalid_input を返す失敗タスクはプリペイド残高を消費しないため、学習者が意図的に距離をゼロに設定しても探索的スクリプトのコストは抑えられます。4πr² を手で再計算し、パワーをその面積で割り、同じ12桁小数丸めの範囲で公開されたインテンシティと一致することを確認し、必要なら 10·log₁₀(I/1ピコワット毎平方メートル) を intensity_level_db と照合します。
技術的な質問
距離がゼロの場合はどうなりますか?
球面拡散の式はゼロ除算になります。このツールは無限のインテンシティの代わりに invalid_input を返します。
この音響インテンシティ計算機は無料ですか?
ブラウザツールは無料でローカルで動作します。API 呼び出しはプリペイド KIT 残高から成功リクエストごとに $0.002 が使われ、失敗タスクは課金されません。