Geluid

Wat is geluid?
Geluid zijn trillingen in de lucht die door gezonde oren zijn waar te nemen.
Wanneer een voorwerp geluid produceert worden de luchtdeeltjes in de omgeving samengeperst, waardoor de luchtdruk ter plaatse toeneemt. De samengeperste luchtdeeltjes botsen met omliggende deeltjes in de lucht en geven hun energie zo door.

Wanneer bijvoorbeeld een gitaarsnaar in beweging wordt gebracht zorgt de trilling van de snaar ervoor dat de omliggende lucht in trilling wordt gebracht. Wanneer we naar de lucht rechts van de gitaar kijken, veroorzaakt de heen en weer trillende snaar bij het naar rechts gaan voor verdikkingen en bij het naar links gaan voor verdunningen in de lucht.

Dit doet zich ook voor wanneer een speaker in trilling gebracht wordt. De donkere gedeeltes zijn de luchtdelen met een hoge geluidsdruk en de lichte gedeeltes met een lagere geluidsdruk.


De cirkels om de geluidsbron heen zullen steeds groter worden. Steeds meer luchtdeeltjes (moleculen) moeten de energie van de voorgaande cirkel delen

Frequentie
Wanneer er gesproken wordt over geluid komt meestal ook het begrip frequentie om de hoek kijken. Onder frequentie wordt het aantal trillingen per seconde verstaan. Frequentie is een natuurkundige objectieve term. Wat wij uiteindelijke subjectief waarnemen wanneer wij een geluid met een bepaalde frequentie horen, wordt aangeduid met het woord "toonhoogte".
Wanneer gekeken wordt naar een luidspreker die (via een oscillator) een regelmatig signaal aangeboden krijgt, zal de luidspreker vanuit de rust stand naar voren bewegen, weer terug komen in de rust stand en vervolgens naar achter bewegen. In onderstaande figuur is dit afgebeeld.

Deze totale bewegingen wordt één trilling genoemd. Duurt het nu precies 1 seconde voordat de trilling voorbij is, dan zeggen we dat de toon een frequentie heeft van 1 Hertz (afgekord: Hz).

De trilling die de luidspreker in bovenstaande figuur maakt, is een zogehete periodieke of regelmatige trilling. Een periodieke trilling is een beweging die zich op vaste tijdstippen herhaalt. Er zijn ook niet-periodieke trillingen. Bij dergelijke trillingen is er geen sprake van een zich herhalend patroon.
Ter illustratie van een periodieke trilling kijken we naar onderstaande stopwatch. Wanneer we op de knop van de stopwatch drukken gaat deze lopen. Hij begint bovenaan. Na 15 seconden staat de wijzer horizontaal, bij 30 seconden staat de wijzer helemaal beneden, bij 45 seconden weer horizontaal en bij 60 seconden weer helemaal boven.

We zien dat het de wijzer van deze stopwatch een beweging maakt, die we als we deze weergeven in de tijd, een mooie golfbeweging maakt. Een dergelijke golfbeweging noemen we een harmonische trilling. De weergave van een dergelijke periodieke, regelmatige trilling, wordt ook wel een sinus genoemd.
De stopwatch heeft dus een frequentie van F=1/t =>
F=1/60s=0.0166 Hz.

Of we een toon of geluid hoog of laag vinden klinken is natuurlijk subjectief. Echter de volgende relatie is zeker: naarmate de frequentie toeneemt klinkt een geluid hoger. Een hoge toon heeft meer golven per seconde dan een lage toon.

Zo heeft een hoog klinkende piccolo ook een hele hoge frequentie met duizenden trillingen per seconde. Het geluid van een tuba daarentegen klinkt heel laag (subjectief) en heeft ook een hele lage frequentie (objectief).

Een gezond oor neemt tonen waar tussen de ongeveer de 20 en 20.000 Hz. Dat wil niet zeggen dat geluiden die boven de 20.000 Hz niet belangrijk kunnen zijn bij het waarnemen van complexe signalen zoals muziek en mede bepalend zijn voor bepaalde facetten van het geluidsbeeld.