10 Geluid

• Natuurkunde / Scheikunde
• Middelbare school
• vmbo b, k, t
• Leerjaar 4

Van bron naar ontvanger

bron

een luidspreker is een geluidsbron

ontvanger

ons gehoor kan geluiden ontvangen

medium/tussenstof

het geluid heeft in verschillende stoffen ook verschillende geluidssnelheden

Echolood

• Echo is het terugkaatsen van geluid tegen bv. een bergwand of in een echoput.
• Hoe heet de burgemeester van Wezel?
  
  
• Dit kan gebruikt worden om de bv de diepte van de zee te meten
• op een schip zit een zender en een ontvanger
• Als je weet hoe snel het geluid gaat ...
• ... en hoe lang het geluid er over doet om op en neer te gaan ...
• ... kun je de diepte berekenen

• De snelheid van geluid in water is 1500 m/s
• De tijd tussen zenden en ontvangen is  0,03 s
• de afgelegde weg door het geluid is dan
  1500 x 0,03 = 45 m
• de diepte is dus
• 45 m : 2 = 22,5 m 

• De afstand wordt bepaald a.d.h.v. de tijd die nodig is. 
• De richting a.d.h.v. het tijdsverschil naar beide oren
  
  
  
  
  
•  Heel veel van dit soort metingen ingevoerd in een sterke computer levert een gedetailleerd beeld op.

Echolocatie/scopie

Waar is het?

Hoe ziet het eruit?

Geluidssnelheid

De snelheid van het geluid

Geluid heeft een tussenstof nodig

• De snelheid van het geluid is niet in alle stoffen hetzelfde.
  
  
  
• Het is handig om de snelheid van het geluid in lucht uit je hoofd te weten.

Nee, natuurlijk hoef je dit niet uit je hoofd te weten.

Rekenen met geluidssnelheid

Petra zit in de Ziggodome bij een concert van Nick en Simon.

'Zij heeft de allergoedkoopste kaartjes en zit erg ver (85 m) van het podium.

Zij ziet dat de drummer op de grote trom slaat.

Hoe lang duurt het voordat zij de trom ook hoort?

1. Wat weten we?
   afstand = 85 m
   geluidssnelheid = 340 m/s (BINAS)
2. Wat moeten we uitreken?
   tijd? (Hoe lang doet het geluid erover)
3. Welke formule gebruiken we daarvoor?
   afstand = snelheid x tijd
   s = v x t
4. omschrijven:
   t = s : v
5. invullen:
   t = 85 : 340
6. uitrekenen:
   t = 0,25 s

Nog een keer rekenen

Kapitein Iglo maakt zich zorgen over de diepte van het water op de plek waar hij vaart.

Hij doet met behulp van SONAR een dieptemeting.

Het signaal dat hij uitzendt wordt na 0,05 seconde

terug ontvangen. Hoe diep is de zee?

1. Wat weten we?
   t (tijd) = 0,05 s
   v (geluidsnelheid) = 1510 m/s (BINAS, zeewater)
2. Wat moeten we uitrekenen?
   s (De afstand die het geluid aflegt)
3. Welke formule kunnen we gebruiken?
   s = v x t
4. Omschrijven (hoeft niet)
5. Invullen
   s = 1510 x 0,05 = 75m
6. Is dat het antwoord op de vraag?
   Nee, het geluid moet naar de bodem en terug naar het schip. De diepte = 75 : 2 = 37,5m

meter per seconde en kilometer per uur

• In het dagelijks leven gebruiken we vaak als
  eenheid voor snelheid kilometer per uur (km/h)
  
• In de natuurkunde werken we vaker met de
  S.I.-eenheden meter per seconde (m/s)
  
• Hoe kunnen we deze in elkaar omrekenen?
  
  

1. 1km/h = 1000m/h
   
   
2. 1000m/h = 1000m/3600s
   
   
3. 1000m/3600s = 1000/3600 m/s
   
   
4. 1000/3600 m/s = 1/3,6 m/s
   
   
5. 1/3,6 m/s = 0,28 m/s
   
   
6. van km/h naar m/s: : 3,6
   
   
7. van m/s naar km/h: x3,6

Muziek en geluidstrillingen

• Een geluidsbron is een trillend
  voorwerp dat geluid opwekt.
  
  
• Wat is een trilling?
  
  
• Wat is dan geluid?
  

snaarinstrumenten

• Gitaar

blaasinstrumenten

slaginstrumenten

Trillingsdiagram

1

2

3

1. Een trilling is een zich
   herhalende beweging rond
   een evenwichtstand
   
   
2. De amplitude is de grootste
   uitwijking ten opzichte van
   de evenwichtsstand.
   Bij geluid bepaalt de amplitude het volume.
   Grote amplitude = hard geluid
   
   
3. De tijd voor één hele trilling
   is de trillingstijd.
   Bij geluid bepaalt de trillingstijd de hoogte van de toon.
   Kleine trillingstijd = hoge toon

Trillingstijd en frequentie

• Bij geluidstrillingen spreken we meestal niet over de trillingstijd.
• Liever hebben we het over de frequentie.
  
• De frequentie is het aantal trillingen dat
  past in één seconde.
  
• De eenheid die we dan gebruiken is Hertz
  (afgekort Hz = per seconde)
  
  
• Voorbeeld:
  trillingstijd = 3ms Wat is de frequentie?
  
• Eerst omrekenen naar seconden
  3ms = 0,003s
• Hoe vaak past 0,003s in 1 seconde
  
  
• 1 : 0,003 = 333
  
  
• dus de frequentie = 333 Hz
  
  

Het omgekeerde is ook waar

dus

Geluid "zichtbaar" maken

• stemvork met naald
  
  
• op de computer 

Geluidshinder en gehoorschade

• Hard geluid kan hinderlijk en zelfs schadelijk zijn
  
  
• Het geluidsniveau wordt gemeten in decibel (dB(A))
  
  
  
• Dit is een vreemde schaal ......
• .... 120 dB is niet 2x zo hard als 60 dB 
  
  
• een toename van 3 dB betekent een verdubbeling van het geluidsniveau
  
  
• 120 = 60 + 3 + 3 + 3 ....... + 3 (20 x)
• dus 2 x 2 x 2 x 2 ........ x 2 maal zo hard
• 2²⁰ =  1.000.000 x zo hard
  
  
• Vanaf 80 dB kan gehoorschade ontstaan 

Ons gehoor

• Mensen horen niet alle geluiden.
  
•  (online toongenerator)
• We kijken in de animatie van ons gehoor naar ons audiogram (klik)
  
• (jonge) Mensen met een gezond gehoor kunnen geluiden horen tussen
  20 Hz en 20.000 Hz>
• Hierbij zitten ook alle geluiden uit ons dagelijks leven.
• Voor mensen met gehoorverlies of oude mensen kan dat heel anders zijn. 

Sommige dieren horen veel meer