音源には点音源、線音源、面音源など様々なパターンがあり距離が音源からの観測点のまでの距離が変わると、それぞれ異なった音の強さに変化します。過去問をそのまま字面で覚えようとすると、試験の当日までに忘れてしまうかもしれません。これについてはモデルがありますので、そこから仕組みを理解すれば忘れた頃に出題されても対応できます！
騒音を小さくするためには、どの程度離れる必要があるかなどの考え方と同じです。例えば、高速道路上の騒音は線音源で検討します。
「音の強さ」と「音の強さのレベル」
そもそも「音の強さ」と「音の強さのレベル」は別物なので一緒にしないようにしましょう。
それぞれの表し方
「音の強さ」とは
I（単位：W/m²）
単位面積を単位時間に通過する音のエネルギー。
「音の強さのレベル」とは
IL(単位：ｄB） ＝ 10log（I / I₀）
I ：観測音（W/m²）、I₀： 基準音の強さ（W/m²）
音の物理量をウェーバー・フェヒナーの法則に当てはめ、人間の感覚に換算したもの
ここでは、「音の強さのレベル」が対数を用いた表示であり、「音の強さ」とは別なもので、単純に強さを２倍にしたからといって、レベルが２倍になるということがない、ということが分かれば大丈夫です。
それぞれの関係について
それぞれの関係については、計算で求められますが、ここでは以下の２式のみ丸暗記してしまいましょう。
音の強さ（ｘ２） ＝ 音の強さのレベル（＋３ｄB）
→音の強さが２倍になると、音の強さのレベルは３ｄB大きくなる。
ちなみに計算だと、10log（２I/I₀）＝10log（I/I₀)＋10log2＝10log（I/I₀)＋10×0.301＝10log（I/I₀)＋3(dB)となる。
音の強さ（ｘ１０） ＝ 音の強さのレベル（＋１０ｄB）
→音の強さが１０倍になると、音の強さのレベルは１０ｄB大きくなる。
10log（10I/I₀）＝10log（I/I₀)＋10log10＝10log（I/I₀)＋10×1＝10log（I/I₀)＋10(dB)となる。
これが覚えられると、音の強さ４倍や１００倍を導くことができる。
音の強さが４倍になると…
音の強さ（ｘ４） ＝ 音の強さ（ｘ２ｘ２）
＝ 音の強さのレベル（＋３dB＋３dB）＝ 音の強さのレベル（＋６dB）
音の強さが１００倍になると…
音の強さ（ｘ１００） ＝ 音の強さ（ｘ１０ｘ１０）
＝ 音の強さのレベル（＋１０dB＋１０dB）＝ 音の強さのレベル（＋２０dB）
ちなみに音の強さが１/１００になると、符号が逆になるだけなので、−２０ｄBとなる。
よく出題される数値は下の表にまとめました。
音の合成
参考までに補足しますと…
同じエネルギーの音が２つ合成されると、以下のようになります。
・音の強さ → ２倍
・音圧 → √２倍
伝搬距離と音の強さのレベル
ここからが本題ですが、非常に簡単です。それぞれの音源の性質ごとモデルを用いて確認してみましょう。
点音源
距離が２倍になることで、面積が４倍になっています。面積が４倍になることで音の強さは１/４倍になりますから、音の強さレベルはー６ｄBになります。
点音源は、特定の一箇所からの騒音で、距離の２乗に反比例して音の強さが減少します。
線音源
距離が２倍になることで、面積が２倍になっています。面積が２倍になることで音の強さは１/２倍になりますから、音の強さのレベルは−３ｄBとなります。
高速道路上の密な走行の騒音のモデルとして用いられます。線音源は、距離に反比例して音の強さが減少します。
モデルからもわかるように線音源のほうが点音源より距離による減衰が少なく、騒音で考えた場合により遠方まで影響が出ると考えることができます。
面音源
距離が２倍になっても、面積の大きさは変わらず、音の強さに変化は生じません。
面音源は無限に広い面からの騒音を想定し、タワーマンションの下層からの騒音の検討にこのモデルが用いられます。
面音源の場合は、距離による減衰はほとんど見込めません。
仕組みがわかってしまえば、数値が思い出せなくてもモデルのイメージから解答を導くことはできるかと思います。以上になります。少しでもお役に立てばうれしいです。
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