2. Toonhoogte en frequentie

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 3

Toonhoogte verhogen/verlagen

Er zijn drie manieren waarop je de toonhoogte van een snaar kunt verhogen:

De snaar strakker spannen.

De snaar korter maken.

De snaar dunner maken.

Er zijn drie manieren waarop je de toonhoogte van een snaar kunt verlagen:

De snaar losser spannen.

De snaar langer maken.

De snaar dikker maken.

Hoge/lage tonen

Filmpje

muziekinstrumenten studio

Strakker/losser, dikker/dunner en korter/langer werken voor alle snaarinstrumenten. Dus ook voor de viool, cello, contrabas, basgitaar, piano, harp, etc. De lengte gaat ook op voor blaasinstrumenten. 

Hoe langer de pijp van bijvoorbeeld een orgel, hoe lager het geluid dat deze maakt. 

Stemvork

Een stemvork trilt als hij geluid maakt. Met een trilling bedoelen we in de natuurkunde een beweging die zich steeds herhaalt. Als je een been van een stemvork in slowmotion bekijkt zie je dat hij steeds heen en weer beweegt. Als je de stemvork 

  met rust laat, komen de 

     benen uiteindelijk tot 

            stilstand. 

Trillingen

Met een trilling bedoelen we in de natuurkunde een beweging die zich steeds herhaalt. 

Opdracht 1

Hoeveel trillingen staan er in de afbeelding getekend?

Frequentie

Frequentie is het aantal trillingen per seconde.

Het symbool voor frequentie is de kleine letter f. 

De frequentie wordt gemeten in hertz (Hz). 

Frequentiebereik mens

Mensen kunnen niet alle frequenties horen. De frequenties die mensen kunnen horen liggen tussen de 20 en 20.000 Hz. We noemen dit het

frequentiebereik van het mensenlijk gehoor. Dit frequentiebereik wordt kleiner als we ouder worden. We horen dan steeds minder lage en

hoge tonen. 

Filmpje

gehoorbereik

Frequentiebereik dieren

Frequentiebereik dieren

Frequenties die boven het menselijk frequentiebereik liggen noemen we ultrasoon. Als de frequentie onder het menselijk frequentiebereik ligt noemen we het geluid infrasoon. 

Een vleermuis kan ultrasoon geluid horen. Een vleermuis kan makkelijk geluiden horen van 100.000 Hz en kan een olifant geluiden horen van 16 Hz. 

In de afbeelding hiernaast kun je  bij de blauwe balkjes het gehoorbereik (ontvanger) aflezen en bij de rode balkjes  het stembereik (bron) van de mens en een aantal dieren.

Gehoortest

20 Hz

200 Hz

2000 Hz

12000 Hz

30 Hz

50 Hz

80 Hz

500 Hz

800 Hz

1000 Hz

5000 Hz

8000 Hz

10000 Hz

15000 Hz

18000 Hz

20000 Hz

Hier kun je testen hoe goed jij lage en hoge tonen kunt horen. Doe de test eerst bij jezelf (oortjes) en schrijf in je schrift de laagste en hoogste toon die je goed kunt horen (gehoorbereik). Doe de test ook bij docenten, ouders etc. , kijk of je verschillen meet.

Trillingstijd

Trillingstijd/frequentie

Om iets te kunnen zeggen over de toonhoogte van een geluid, kun je kijken naar de frequentie (f) of de trillingstijd (T). Hoe hoger de frequentie , hoe groter het aantal trillingen per seconde. 

Hoe groter het aantal trillingen per seconde, hoe hoger het geluid. 

Bij een hogere frequentie duurt elke trilling steeds minder lang. Het is logisch dat frequentie en trillingstijd zoveel met elkaar te maken hebben. 

In de formuledriehoek hiernaast zie je het verband tussen de trillingstijd en de frequentie.

Voorbeeld

Een trillend voorwerp doet precies 30 ms over 1 trilling. Hoe groot is de frequentie van deze trilling?

Opdracht 2

Opdracht 2 - uitwerking

Opdracht 3

Opdracht 3 - uitwerking

Opdracht 4

Opdracht 4 - uitwerking

onderstaande vragen pas maken als je paragraaf 2 EN 3 gelezen hebt!

EERST PARAGRAAF 3 LEZEN!!!

Welke grootheid zegt iets over de toonhoogte?

1. Amplitude
2. Frequentie
3. Decibel
4. Hertz

Wat is de eenheid van frequentie?

1. Hertz
2. Decibel
3. Mol
4. Mach

Wat geeft een hogere toon?

1. Een dunne snaar
2. Dikke snaar

Wanneer klinkt een trombone lager?

1. Wanneer de trombone helemaal uitgeschoven is
2. Wanneer de trombone helemaal ingeschoven is

Een pianostemmer slaat een toets aan die een toon van 344Hz zou moeten maken. De toets maakt echter een toon van 340 Hz. Is de toon hoger of lager dan deze zou moeten zijn?

1. De toon is te hoog
2. De toon is te laag

Een pianostemmer slaat een toets aan die een toon van 344Hz zou moeten maken. De toets maakt echter een toon van 340 Hz. Moet de pianostemmer de snaar strakker of losser draaien?

1. Strakker
2. Losser

Bekijk de afbeelding. Toon 1 is veranderd in toon 2. De toon is daarbij...

1. Harder geworden
2. Zachter geworden
3. Lager geworden
4. Hoger geworden

Bekijk de afbeelding. Toon 1 is veranderd in toon 2. De toon is daarbij...

1. Harder geworden
2. Zachter geworden
3. Lager geworden
4. Hoger geworden

Hoe groot is het frequentiebereik van een mens bij de geboorte?

Een stemvork trilt 1250 keer per minuut. Hoe groot is de trillingstijd in seconden? Alleen getal noteren. Gebruik indien nodig een komma.

Een stemvork trilt 190 keer per seconde. Hoe groot is de frequentie in Hz? Alleen getal noteren. Gebruik indien nodig een komma.

Een stemvork trilt 87 keer 10 seconde. Kan een mens deze toon horen?

Bekijk de afbeelding. Hoe groot is de amplitude? Geef je antwoord in aantal hokjes. Alleen getal noteren.

Bekijk de afbeelding. Hoe groot is de amplitude? Geef je antwoord in aantal hokjes. Alleen getal noteren.

Bekijk de afbeelding. 1 trilling staat gelijk aan ..... hokjes

Bekijk de afbeelding. hoe groot is de trillingstijd in seconde? Alleen getal noteren. Gebruik indien nodig een komma.

0,005 s/DIV

Bekijk de afbeelding. hoe groot is de frequentie in hertz? Alleen getal noteren. Gebruik indien nodig een komma.

0,005 s/DIV

Bekijk de afbeelding. Hoe groot is de toonhoogte in Hz? Alleen getal noteren. Rond af op 1 decimaal. Gebruik indien nodig een komma.
0,003s/DIV

Geluid met een frequentie boven de 20.000Hz noemt men.....?

1. Infratonen
2. Ultraviolette
3. Astronoom
4. Geen van deze mogelijkheden

7 ms = ......s
Alleen getal noteren. Gebruik indien nodig een komma.

0,02ms = .......s
Alleen getal noteren. Gebruik indien nodig een komma.

0,000045s = .........ms
Alleen getal noteren. Gebruik indien nodig een komma.