H 6.2 Toonhoogte en frequentie

• nask
• Middelbare school
• vmbo g
• Leerjaar 2

H6.2 Toonhoogte en frequentie

Wat gaan we vandaag doen?

• Huiswerk controleren
• Herhaling hoofdstuk 6.1 Geluid maken
• Uitleg paragraaf H6.2 Toonhoogte en frequentie (15 min)
  
• Zelfstandig werken H6.2 Toonhoogte en frequentie (10 min)
  
• Afsluiting/Vragen H6.2 Toonhoogte en frequentie (5 min) 

Wat ga jij leren?

• Snaarinstrumenten 
• Frequentie 
• De oscilloscoop 
• Het frequentiebereik van je gehoor 
• Plus Ultrasoon geluid

Leerdoelen: 6.2Toonhoogte en frequentie

 Je kunt uitleggen waarvan de hoogte van de toon van een snaar afhangt. 

Je kunt uitleggen waarvoor een stemvork gebruikt wordt. 

Je kunt uitleggen wat de frequentie van een trilling is en in welke eenheid deze gemeten wordt. 

Je kunt uitleggen waarvoor je een oscilloscoop gebruikt. 

Je weet tussen welke frequenties het frequentiebereik van het gehoor van jonge mensen meestal ligt. 

Je weet vanaf welke frequenties je spreekt over ultrasoon geluid en welke dieren er gebruik van maken. (plusstof)

Introductie

Als je een geluid moet omschrijven, zeg je vaak iets over de toonhoogte. Je zegt bijvoorbeeld dat een apparaat piept als het een hoge toon maakt. Of dat het bromt als het een lage toon maakt. De meeste mensen kunnen een melodie – een serie hogere en lagere tonen na elkaar – zonder moeite nazingen.

Snaarinstrumenten 

 In allerlei muziekinstrumenten worden snaren gebruikt.Als je zo’n snaar in trilling brengt, geeft hij een toon: een geluid met een bepaalde toonhoogte. De hoogte van die toon hangt af van drie dingen. 

• Hoe dik de snaar is.  

Hoe dikker de snaar, hoe lager de toon. 

• Hoe lang de snaar is (figuur 1). 

Hoe langer de snaar, hoe lager de toon. 

• Hoe strak de snaar is gespannen. 

Hoe lager de spanning, hoe lager de toon.

De beweging van een stemvork

Als je een stemvork aanslaat, beginnen de benen van de stemvork te trillen. Ze bewegen elke seconde steeds even vaak heen en weer. 

 Je kunt deze beweging onderzoeken met een stemvork waar een haakje aan bevestigd is. Sla de stemvork aan en trek het haakje over een carbonpapiertje. Je ziet dan een golfspoor ontstaan (figuur 2). Tussen A en B heeft het haakje precies één volledige trilling uitgevoerd.

Frequentie

Een snaarinstrument moet worden gestemd. De snaren krijgen dan de juiste spanning, zodat ze precies de goede toon geven. Om die toon te bepalen wordt vaak een stemvork gebruikt. 

 Het aantal trillingen per seconde noem je de frequentie van de trilling. De frequentie wordt gemeten in hertz (Hz). Als de frequentie 128 Hz is, bewegen de benen van de stemvork 128 keer per seconde heen en weer. Hoe hoger de frequentie, des te hoger is de toon die je hoort. Een stemvork van 440 Hz geeft een hogere toon dan een stemvork van 128 Hz.

Of je een toon of geluid hoog of laag vindt klinken is natuurlijk maar een mening, maar er is wel een verband: wanneer de frequentie toeneemt klinkt een geluid hoger. Zo heeft een hoog klinkende piccolo ook een heel hoge frequentie met duizenden trillingen per seconde. Het geluid van een tuba daarentegen klinkt heel laag en heeft ook een heel lage frequentie.

De oscilloscoop

Met de opstelling van figuur 3 kun je geluidstrillingen onderzoeken. De microfoon ‘vertaalt’ de geluidstrillingen in elektrische trillingen. De oscilloscoop geeft deze trillingen vervolgens op het scherm weer.

Het scherm van de oscilloscoop 

In figuur 4 zie je hoe een oscilloscoop drie verschillende tonen afbeeldt. De oscilloscoop is zo afgesteld, dat je steeds het aantal trillingen in 0,01 s te zien krijgt. 

De toon op het middelste scherm heeft de meeste trillingen. Dat betekent dat die toon ook de meeste trillingen per seconde heeft, en dus de hoogste frequentie.

Het frequentiebereik van je gehoor 

Geluid met een heel hoge of een heel lage frequentie kun je niet horen. Jonge mensen kunnen meestal tonen tussen 20 en 20 000 Hz horen. Je zegt dat deze tonen binnen het frequentiebereik van je gehoor liggen (figuur 5). Dieren hebben vaak een ander frequentiebereik. Honden horen bijvoorbeeld hogere tonen dan mensen. 

Als je ouder wordt, verandert het frequentiebereik van je gehoor. Vooral hoge tonen kun je dan minder goed horen.

Plus Ultrasoon geluid 

Mensen kunnen geluid met een hogere frequentie dan 20 000 Hz niet horen. Dat geluid noem je ultrasoon geluid. Veel dieren kunnen het wel horen. Honden horen een fluittoon van 35 000 Hz bijvoorbeeld zonder moeite.  Vleermuizen en dolfijnen maken regelmatig ultrasone geluiden (figuur 6). Door te luisteren naar de echo’s van deze geluiden kunnen ze hun omgeving waarnemen. Vleermuizen kunnen daardoor in het donker heel goed insecten opsporen.

Batdetectors 

Om de ultrasone geluiden van vleermuizen toch te kunnen horen, maken biologen gebruik van batdetectors of vleermuisontvangers (figuur 7). Deze apparaten maken het hoge geluid van de vleermuizen hoorbaar voor het menselijk oor. Dat doen ze door de frequentie van het geluid 16× zo klein te maken. Als de vleermuis een toon uitstoot van 80 000 Hz, dan maakt de batdetector daar een toon van 5000 Hz van.

Zelfstandig werken

• Wat: lees paragraaf 6.2 en maak digitaal opgave 1 t/m 6 in de les
  
• Hoe: helemaal stil! muziek mag in!
  
• Hulp: Docent
  
• Tijd: ???? minuten lang
  
• Huiswerk: opgave 7 t/m 14 van paragraaf 6.2
• Klaar?: ga bezig met H6.3!  

Leerdoelen: 6.2Toonhoogte en frequentie

 Je kunt uitleggen waarvan de hoogte van de toon van een snaar afhangt. 

Je kunt uitleggen waarvoor een stemvork gebruikt wordt. 

Je kunt uitleggen wat de frequentie van een trilling is en in welke eenheid deze gemeten wordt. 

Je kunt uitleggen waarvoor je een oscilloscoop gebruikt. 

Je weet tussen welke frequenties het frequentiebereik van het gehoor van jonge mensen meestal ligt. 

Je weet vanaf welke frequenties je spreekt over ultrasoon geluid en welke dieren er gebruik van maken. (plusstof)

Het leerdoel bereikt?