Hoofdstuk 4: Geluid

Natuurkunde Hoofdstuk 4: Geluid 4.2 t/m 4.5


4.2: Van bron naar ontvanger
Geluid wordt gemaakt door een geluidsbron. Voorbeelden: je stem, muziek, het verkeer en etc.

Bij de mens veroorzaken trillingen van de stembanden het geluid. Dit verspreidt zich via de mond en lippen. Dit heet bij elkaar stemgeluid.

Om te horen registreert je oor geluid door het trommelvlies.

Een trillend voorwerp is alleen een geluidsbron als het aantal trillingen per seconde groot is.

Een trilling is een heen en weer gaande beweging om een evenwichtsstand.

Wat is er nodig voor geluid?

Een geluidsbron en een tussenstof (bijv. lucht)

Zijn alle trillende voorwerpen geluidsbronnen?

Nee, een trillend voorwerp is alleen een geluidsbron als het aantal trillingen per seconde groot genoeg is.

Geluidstrilling verspreidt zich door lucht of een andere tussenstof doordat het op de ene plaats de moleculen dicht op elkaar worden gedrukt, en daarna worden de moleculen minder dicht op elkaar gedrukt.

Verschillende soorten tussenstoffen: lucht, water, kurk, rubber, staal en steen.

De geluidssnelheid van lucht is 340 m/s.

Een tussenstof kan vloeibaar, vast of gasvormig zijn.

Let op: geluid kan dus niet door vacuüm gaan!

Het verschil tussen de hierboven genoemde tussenstoffen is dat ze geluid niet even snel doorgeven. De geluidssnelheden verschillen dus.

Bijv. lucht 340 m/s, staal 5100 m/s.

Ultrasone trillingen: Bijv. een vleermuis, hij produceert een geluid wat wij mensen niet kunnen horen. Dit geluid wordt door een prooi teruggekaatst en de vleermuis vangt deze echo op, zodat hij weet waar de prooi is.

Dit principe wordt bijv. ook gebruikt in de scheepvaart, of om de diepte van bijv. een put te weten.


4.3 Trillingen nader bekeken
Geluiden kunnen verschillen in:
- Toonhoogte
- Sterkte

Snaarinstrumenten: Hoe korter, strakker, dunner een snaar is, hoe hoger de toon.

Slaginstrumenten: Hoe strakker gespannen en kleiner een vlies is, hoe hoger de toon.

Blaasinstrumenten: Hoe korter de kolom, hoe hoger de toon (dus hoe hoger de frequentie)

Geeft een contrabas of een viool de hoogste toon? Waarom?
Een viool geeft de hoogste toon, omdat de snaar het meest strak gespannen, korter en kleiner is.

Slingeringen: Langzame trillingen die je makkelijk kunt meten

Frequentie (aantal trillingen per seconde), symbool f, eenheid 1/s (Hertz)

Trillingstijd (hoelang een trilling duurt), symbool T, eenheid seconde

In formule: f = 1/T of T= 1/f

Voorbeelden:

Twee trillingen duren 0,012 sec. Wat is de frequentie?

Antwoord: 1 trilling is dus 0,012 : 2 = 0,006 sec.

Dan invullen in de formule: f=1/T

Geeft dus: F= 1/0,006 is 166,7 Hertz

Een goed werkend menselijk gehoor kan horen tussen de 20 Hz en de 20000 Hz.


4.4 Trillingen meten
Amplitude = De maximale uitwijking uit de evenwichtsstand. Dit bepaalt de geluidssterkte (= hardheid) van een geluid.

Beelden oscilloscoop blz 92

Als je geluid wil meten: Toongenerator is de geluidsbron, oscilloscoop geeft de trilling weer en de decibelmeter meet de geluidsterkte.

Eenheid geluidssterkte: decibel (dB), te meten met een decibelmeter.

4.5 Hard en zacht, laag en hoog
Het menselijk gehoor is het gevoeligst tussen 500 Hz – 8000 Hz

Audiogram: een grafiek waarin de kwaliteit van het gehoor wordt weergegeven

Eenheid luidheid: aangepaste decibel dB(A) . Hierbij wordt rekening gehouden met de gevoeligheid van het gehoor.

Op grotere afstand van de bron meet je een kleinere luidheid

Absorberende stoffen: Schuim, textiel en aarde

Terugkaatsende stoffen: Glas, beton en metaal

10 dB(A) : Gehoordrempel

130 dB(A): pijngrens

Oplossingen geluidshinder:

Duurzaam (bron van de geluidsoverlast) bijv. Maximumgeluidssterkte in cafés

Niet duurzaam (bestrijden alleen gevolgen) bijv. Geluidsschermen die absoberen/weerkaatsen.