Meting van de gehoordrempel

Inleiding Voor dit onderzoek hebben wij gekozen voor de meting van de gehoordrempel van verschillende mensen. Als uitgangspunt voor dit onderzoek gebruikten wij de onderzoeksvraag: Wat is de onderste en de bovenste gehoorgrens van het menselijk oor bij personen van 16 jaar? Wij verwachten dat de gemeten resultaten ongeveer overeen zullen komen met de waarden die ook in het boek worden gegeven. De onderste gehoorgrens van het menselijk oor is ongeveer 16 Hz, de bovenste gehoorgrens is aghankelijk van de leeftijd. Jonge kinderen kunnen tonen tot 20 000 Hz waarnemen. Bij hogere leeftijd kan dit teruglopen tot 5 000 Hz. We verwachten dat iedere frequentie een eigen geluidsniveau heeft waarop die het best te horen is. Theorie Voor dit experiment hebben wij de volgende formules gebruikt I = P/ 4 . r2 nl de kwadratenwet met I: geluidsintensiteit in W/m2, P: geluidsvermogen in W en r: afstand tot de bron in m en Li = 10 log ( I1/I0 ) De geluidsintensiteit is de hoeveelheid energie die per seconde door een oppervlak van 1 m2 gaat met Li: geluidsniveau in dB (decibel), I: geluidsintensiteit in W/m2 en I0: standaardwaarde van de geluidsintensiteit: 1 . 10-12 W/m2. De gehoordrempel is het laagste geluidsniveau dat je van een toon van een bepaalde frequentie nog net hoort. De gehoordrempel is afhankelijk van de frequentie: lagere en heel hoge tonen hoor je minder goed dan tonen in het middengebied. De gehoordrempel hangt daarnaast af van de persoon en diens leeftijd.
Hulpvragen bij experimenteel onderzoek 3, blz. 214. A De afstand tussen het oor en de decibelmeter blijft gelijk. De formule Li = 10 log ( I1/I0 ) is hierop van toepassing. Het verschil in geluidsintensiteit is constant dus het geluidsniveau blijft ook hetzelfde. Li = 10 log ( I1/I0 ) - 10 log ( I2/I0 ). Li = 10 log ( I1/I2 ) = 10 log I1 - 10 log I2. I1 = x. x wordt 400 maal zo groot, want 400/20 = 20. Uit de kwadratenwet volgt dat r (de afstand tot de geluidsbron) in het kwadraat moet en 20 in het kwadraat is 400. Volgens de geluidsniveauformule neem je daar vervolgens het logaritme van en vermenigvuldig je dat met 10: Log 400 . 10 = 26 dB. Dit is dus het geluidsniveau waarmee het geluid afneemt tussen 20 cm (afstand van de decibelmeter tot de luidspreker) en 4 m (afstand van de proefpersoon tot de luidspreker). De amplitude van de geluidsgolven wordt kleiner naarmate de golven een groter afstand hebben afgelegd. Deze formule houdt echter geen rekening met obstakels in de baan van het geluid, maar gaat er van uit dat de geluidsgolven in een rechte lijn van de luidspreker naar de ontvanger gaan. Ook is het zo dat in een groot lokaal het geluid minder weerkaatst, dan in een kleinere ruimte. B De kwadratenwet is: I = P/4 . r2. De kwadratenwet heeft betrekking op de geluidsintensiteit en is dus niet van toepassing als je het geluidsniveau wil berekenen. C Je moet in ieder geval frequenties nemen die binnen je gehoorbereik vallen dus tussen de 16 Hz en de 20 000 Hz. Met dit experiment willen we de bovenste en de onderste gehoorgrens bepalen. We hebben dus minsens een meting in de buurt van de 16 Hz en een in de buurt van de 20 000 Hz. D zie bijlage. Op logaritmepapier hebben we het geluidsniveau uitgezet tegen de frequentie. E zie resultaten. Meetmethode Met de toongenerator stelde we de frequentie van de tonen vast.  Het apparaat produceerde  sinusvormige golven. De amplitudeknop stond op de helft van het vermogen. De toongenerator was aangesloten aan de luidspreker, die het geluid verspreidde. De decibelmeter stond op 20 cm afstand en was ingesteld op knop C dat gaf de frequenties weer die het meest overeenkwamen, met de frequenties waargenomen door het menselijk oor. De proefpersonen stonden op 4 meter afstand van de luidspreker. Voor onze schets van de meetmethode zie bijlage. Resultaten Persoon 1   20 cm 400 cm 22 Hz 55 dB 29 dB 26 Hz 50 dB 24 dB 1 000 Hz - - 13 000 Hz 52 dB 26 dB 16 000 Hz 64 dB 38 dB Persoon 2   20 cm 400 cm 21 Hz 55 dB 29 dB 25 Hz 50 dB 24 dB 1 000 Hz - - 15 000 Hz 52 dB 26 dB 17 000 Hz 62 dB 36 dB Conclusie/Discussie De gehoordrempel verschilt bij ieder mens, onze gemeten resultaten kwamen vrij redelijk overeen met de gemeten waarden die in het boek gegeven zijn. Er zit een gat in onze grafiek, dit komt omdat de decibelmeter niet onder de 50 dB kan meten. De waarden onder de 50 dB hebben we dus niet kunnen meten. De meetmethode die wij hebben gebruikt voor deze onderzoeksvraag bleek dus niet zo handig. Zachte geluiden moet je dichterbij meten en corrigeren voor het verschil in afstand tussen het oor en de plaats van de decibelmeter. Dat verschil is namelijk onafhankelijk van het geluidsniveau. Als we de decibelmeter bijvoorbeeld op 2 cm afstand hadden gehouden van de luidspreker en de proefpersoon op 20 meter afstand van de luidspreker hadden gezet, dan hadden wij ook die waarden kunnen meten. We kwamen daar echter te laat achter en er was geen tijd meer voor verder onderzoek. Dat kwam ook doordat andere mensen de apparatuur nodig hadden voor hun onderzoek. Dus dit is een suggestie voor nader onderzoek. De metingen kunnen niet zo nauwkeurig zijn, want er was veel achtergrondlawaai van verkeer, mensen op de gang, de verwarming en de ventilator.