H8.3 B2TH Geluidssterkte

• Nask / Techniek
• Middelbare school
• havo, vwo
• Leerjaar 1

• Je schrift 
• Pen en potlood 
• Rekenmachine

Pak alvast:

Wat gaan we deze les doen?

1. Herhaling: H8.2  Toonhoogte en frequentie                    (10 min)
2. Uitleg: H8.3 Geluidsterkte                                                     (20 min)
   
3. Zelfstandig: Opdracht 1t/m 12                                             (30 min)

LET OP: online is het Hoofdstuk 8, in je boek Hoofdstuk 6 Geluid!

Je kunt uitleggen wat de frequentie van een trilling is

Frequentie

Je kunt uitleggen wat de frequentie van een trilling is

• De frequentie is het aantal trillingen per seconde
• Frequentie wordt gemeten in de eenheid Hertz (Hz)

• Bij een frequentie van 100 Hz, bewegen de benen van een stemvork dus 100 keer per seconden heen en weer;
•  Hoe hoger de frequentie -> hoe hoger de toon

Herhaling

Doel: demonstreren hoe geluidstrillingen onderzocht kunnen worden met behulp van een oscilloscoop.

Nodig: oscilloscoop, toongenerator, luidspreker, microfoon, stemvork op klankkast, hamertje, (diverse muziekinstrumenten).

Uitvoering:

– Sluit de toongenerator aan op de oscilloscoop. Stel de toongenerator in op 1 Hz. Stel de tijdbasis van de oscil-loscoop in op 0,5 s/div. Op het scherm is dan duidelijk een trillend punt te zien.

– Leg uit dat de uitwijking van het punt bepaald wordt door de grootte van de spanning die de toongenerator levert. Doordat de spanning steeds verandert, beweegt het punt steeds op en neer.

– Voer de frequentie van het signaal van de toongenerator langzaam op. Stel ondertussen de tijdbasis in op steeds lagere waarden. Ga daarmee door tot er op het scherm een mooi golfspoor is te zien.

– Leg uit hoe de frequentie van het signaal van de toongenerator bepaald kan worden aan de hand van dit golfspoor. Bepaal samen met de leerlingen hoe groot die frequentie op dit moment is.

– Sluit de luidspreker aan op de toongenerator. Leg uit dat de wisselspanning die de toongenerator levert ervoor zorgt dat de conus van de luidspreker gaat trillen (met dezelfde frequentie als de wisselspanning).

– Maak de frequentie van het signaal hoger. Vraag de leerlingen wat er verandert aan het oscilloscoopbeeld en het geluid van de luidspreker. Verander de frequentie vervolgens nog een paar keer. Laat de leerlingen nu zelf een conclusie trekken.

– Sluit de microfoon aan op de oscilloscoop. Zet de stemvork voor de microfoon. Sla de stemvork aan. Op het scherm van de oscilloscoop wordt nu het geluid van de stemvork weergegeven.

– Leg uit dat de microfoon de drukverschillen van het geluid omzet in een wisselspanning. De frequentie van de wisselspanning is gelijk aan de frequentie van het geluid.

– Bepaal de frequentie van de toon van de stemvork.

– Laat ten slotte zien hoe de oscilloscoop de hoge en lage tonen van enkele muziekinstrumenten weergeeft.

Trillingstijd en frequentie

• Met de trillingstijd kan je de frequentie berekenen
• Als de trillingstijd 0,1 s is, dan gaan er 10 trillingen in 1 seconde. De frequentie is dan 10 Hz. 
• Oftewel: 

frequentie=​trillingstijd​​1​​

Herhaling

Je weet dat een verdubbeling van de frequentie betekent dat de toon een octaaf hoger is

Octaven

Je weet dat een verdubbeling van de frequentie betekent dat de toon een octaaf hoger is

• De A-snaar van een gitaar is een lage bastoon van 110 Hz;
• Als je daarna een toon van 220 Hz speelt, hoor je weer een A! (maar dan hoger);
• Dat noem je een octaaf hoger;
• Voor elke toon geldt: als je de frequentie verdubbelt, krijg je dezelfde toon weer terug. 

Demo 9 - gitaar

 

Herhaling

Je weet dat een verdubbeling van de frequentie betekent dat de toon een octaaf hoger is

Opdracht 12

In figuur 11 zie je de toetsen van een piano. De zeven toetsen waarop je een A kunt spelen, zijn genummerd 1 tot en met 7. De vierde A (A4) heeft een frequentie van 440 Hz.

Bereken de frequentie van de zesde A-toon die je op de piano kunt spelen.

Je weet dat een verdubbeling van de frequentie betekent dat de toon een octaaf hoger is

Opdracht 13

Maaike speelt gitaar. Op haar gitaar zitten twee E-snaren.

Als ze de ene E-snaar laat trillen, hoort ze een hoge toon van 330 Hz.

Als ze de andere E-snaar laat trillen, hoort ze een lage toon van 82,5 Hz.

Hoeveel octaven zitten er tussen deze hoge E en lage E?

..

..

..

..

..

..

..

..

..

Je kunt uitleggen wat het verband is tussen de geluidssterkte en de amplitude van een trilling

Geluidssterkte en Amplitude

• De geluidssterkte geeft aan hoe hard het geluid is dat door de geluidsbron wordt geproduceerd;

Demo 10 - verband tussen de amplitude van een geluidstrilling en de sterkte van het geluid.

Sluit de microfoon aan op de oscilloscoop. Zet de stemvork voor de microfoon. Sla de stemvork aan. Vraag aan de leerlingen wat ze opvalt aan het geluid en aan het beeld op het scherm van de oscilloscoop.

Eventueel kun je ook laten zien hoe de oscilloscoop andere tonen weergeeft die langzaam wegsterven (zoals het geluid van een aangeslagen gitaarsnaar).

Je kunt uitleggen wat het verband is tussen de geluidssterkte en de amplitude van een trilling

Geluidssterkte en Amplitude

• De geluidssterkte geeft aan hoe hard het geluid is dat door de geluidsbron wordt geproduceerd;
• De afstand tussen het midden van de trillingen en hun uiterste stand = de amplitude van de trillingen;
• De geluidssterkte wordt bepaald door de amplitude. Hoe harder een geluid, hoe groter de amplitude. Als het geluid wegsterft, wordt de amplitude nul.

Je kunt beschrijven dat de gehoordrempel en de pijngrens afhangen van de frequentie 

• De gehoordrempel is de geluidssterkte waarbij je het geluid net begint te horen;
• De gehoordrempel hangt dus af van de frequentie;
• Je gehoor is het meest gevoelig voor tonen rond 4000 Hz;
• De pijngrens is de geluidsterkte waarbij je oren pijn beginnen te doen

Gehoordrempel en pijngrens

Je kunt uitleggen hoe de geluidssterkte afhangt van de afstand tot de geluidsbron.

De decibelschaal

• De eenheid van geluidssterkte is de decibel (dB);
• 0 dB is de gehoordrempel. (Dat betekend niet dat er geen geluid is)
• De geluidssterkte meet je met een Decibelmeter
• Geluidsterkte hangt af van de afstand tot de geluidsbron -> dichterbij de bron meet je een grotere geluidssterkte. 

Je kunt uitleggen wat het verschil is tussen de dB(A) en de dB-schaal.

• Omdat de gevoeligheid van je oren niet hetzelfde is voor alle frequenties, hebben decibelmeters een A-filter;
• Dit filter maakt de meter minder gevoelig voor lage en erg hoge frequenties;
• De meter kan zo de geluidssterkte nabootsen zoals we die met onze oren waarnemen.

dB(A) en dB-schaal

Je kunt uitleggen hoe de geluidssterkte afhangt van de afstand tot de geluidsbron

• Bij een politiecontrole moet de geluidssterkte op een vaste afstand van het voertuig worden gemeten. 
• De geluidssterkte hangt af van de afstand tot de geluidsbron 
• Hoe verder de bron -> des te lager is de geluidssterkte

Geluidssterkte en afstand

Demo - Geluidssterkte en afstand

Je kunt uitleggen wat een otoplastiek is en wie deze gebruikt

• Musici die in een orkest of band spelen moeten zuinig zijn op hun gehoor. 
• Instrumenten maken zoveel lawaai dat ze risico lopen op een gehoorbescherming. 
• Gewone oordopjes zijn geen goede oplossing: die dempen de ene toonhoogte meer dan de ander.
• Otoplastieken zijn daarvoor de oplossing.
• Die worden gemaakt door een afdruk van de binnenkant van je oor te maken

Gehoorbescherming

..

..

..

Wat gaan we deze les doen?

1. Herhaling: H8.2  Toonhoogte en frequentie                    (10 min)
2. Uitleg: H8.3 Geluidsterkte                                                     (20 min)
   
3. Zelfstandig: Opdracht 1t/m 12                                             (30 min)

LET OP: online is het Hoofdstuk 8, in je boek Hoofdstuk 6 Geluid!

Schrijf 3 dingen op die je deze les hebt geleerd.

Stel 1 vraag over iets dat je nog niet zo goed hebt begrepen.