Geluid, beweging , krachten, energie

5e klas Fysica Samenvatting stof eerste semester

Geluid, trillingen en golven
Een trilling is een periodieke beweging om een evenwichtsstand.
Frequentie: met T de trillingstijd of periode.
Met een oscilloscoop kun je de vertikaal de sterkte of amplitudo A van een trilling bekijken, horizontaal lees je de trillingstijd af. Het aantal hokjes of divisions (div) combineren met de instelling V/div en ms/div van de scoop!
Het geluidsniveau wordt vaak uitgedrukt in decibel (dB). Als het geluid 2x zo sterk wordt, neemt het geluidsniveau met + 3 dB toe. Dus:

Sterkte toename Geluidsniveau toename
2 x 3 dB
4 x = 2 x 2 x 3 + 3 = 6 dB
10 x 10 dB
100 = 10x10 20 dB
1000 = 10x10x10 30 dB
8000= 2x2x2x10x10x10 39 dB

Lopende golven: De voortplantingssnelheid van golven:
Bij geluidsgolven is de voortplantingssnelheid de geluidssnelheid (in lucht zo’n 343 m/s).
Bij golven in een koord/snaar hangt de voortplantingssnelheid af van de spankracht en de massa van de snaar.

Staande golven: Er zijn buiken en knopen zichtbaar. De afstand knoop-knoop = ½ λ
Staande golven ontstaan door het begin van een koord met een trillingsapparaat in beweging te brengen of door aanslaan met vinger.
Bij het plukken of aanslaan ontstaan de grondtoon en een reeks van boventonen samen.

Bij gebruik van trillingsapparaat kan er alleen een staande golf ontstaan als de frequentie van trillingsbron gelijk is aan de grondtoon of een van de boventonen. Je mag dit verschijnsel ook resonantie noemen. Dat treedt op bij een bepaald verband tussen lengte l en golflengte λ.

De frequentie van grondtoon en boventonen verhouden zich als 1: 2: 3: 4……
Voorbeeld: een snaar is 60 cm lang. De voortplantingssnelheid van golven in deze snaar is 240 m/s. We plukken de snaar aan. Welke frequenties produceert de snaar?
Oplossing: Bij de grondtoon zien we één buik. De lengte van de snaar is dan ½ λ. Dus de (hele) golflengte is 120 cm. Hz. De eerste boventoon heeft twee buiken: dus de golflengte is precies 60 cm  Hz. Als we zo doorgaan vinden 600 Hz, 800 Hz, etc.

Buiging: Gaan golven door een opening dan buigen golven na de opening alle kanten op wanneer de opening kleiner is dan de golflengte. Omgekeerd: voorwerpen waar een golf langs komt geven alleen een “schaduw” wanneer ze (veel) groter zijn dan de golflengte.

Bewegingen
Algemeen bij constante snelheid is de verplaatsing:
Bij willekeurig veranderende snelheid: en op één tijdstip:

Bij eenparig versnelde situaties: de snelheid neemt regelmatig toe, voor de versnelling geldt: of andersom:
Verplaatsingen uitrekenen met:
of
met of
= de oppervlakte onder de v,t grafiek

Krachten
Algemeen: kracht vervormt; b.v uitrekking van een veer
en verandert de grootte en richting van bewegingen.
Vervorming: Wet van Hooke voor de uitrekking van een veer: met C de veerconstante: het aantal newton dat je nog hebt om een veer één cm of één m uit te rekken.
Kracht en verandering van bewegingen: De wetten van Newton.

1e wet: Wanneer alle krachten op een voorwerp elkaar opheffen dan verandert de beweging van dat voorwerp niet. Anders gezegd: Als de resulterende kracht of nettokracht op een voorwerp nul is dan blijft een voorwerp in rust of beweegt het rechtlijnig met constante snelheid.
2e wet: Wanneer er wel een resulterende kracht is dan verandert de snelheid, in formule: (in vraagstukken vaak combineren met )

Vrije val: iets valt zonder last te hebben van luchtwrijving. De snelheid neemt dan met een constante versnelling toe. Op aarde : avrijeval ≡ g = 9,8 m/s2
Dus bij vallen geldt volgens Newton: Fr = m • a = m • g en omdat bij vrij vallen maar één kracht werkt weten we nu dat: Fz = m • g Deze kracht werkt altijd, dus g heeft er twee betekenissen: niet alleen neemt de snelheid per seconde met 9,8 m/s toe, de zwaarte kracht
heeft een sterkte van 9,8 N per kg.
De snelheid bij vrije val: en de verplaatsing: of weer zoals boven
met (meestal is vbegin = 0 m/s)

Energie
arbeid
kinetische energie
zwaarte-energie
vermogen
warmte benodigd voor temperatuurstijging: Let op: ΔT is de temperatuurstijging.