Toonhoogte

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo k, g, t, mavo
• Leerjaar 4

toonhoogte

Leerdoelen

• Je kunt aan de hand van een oscilloscoopbeeld of een beeld gemaakt met de computer de trillingstijd van een toon aflezen.
• Je kunt de frequentie van een toon berekenen.
• Je kunt de gehoorgrenzen van het menselijk gehoor benoemen. 
• Je kunt beschrijven wat ultrasoon geluid is.
• Je kunt de verandering van de toonhoogte van een snaarinstrument in verband brengen met de lengte en de dikte van de snaar en de spankracht in de snaar.

Frequentie van geluid =

1. Toonhoogte van geluid
2. Hardheid van geluid

Toonhoogte

Snaren en Toonhoogte

De toonhoogte van een gitaar kun je makkelijk aanpassen. Dit doe je als je er muziek mee wilt maken, maar ook als je het instrument wilt stemmen.

Toon en trilling

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

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. 

Stemvork

Een stemvork trilt als hij geluid maakt. Een trilling die hoorbaar geluid maakt, gaat al gauw 100 keer per seconde heen en weer. Zo'n trilling gaat te snel om goed te kunnen zien. Met slowmotion camera's kun je filmpjes maken van een stemvork, zodat je de trilling goed kunt zien. 

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. 

Frequentiebereik dieren

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

Frequentie is het aantal trillingen per

1. Minuut
2. Seconde
3. Uur

Een oscilloscoop maakt geluid ...

1. Hoorbaar
2. Zichtbaar

De benen van een stemvork bewegen in 10 seconden 660 keer heen en weer.
Hoe groot is de frequentie?

1. 660 Hz
2. 6600 Hz
3. 66 Hz

Hoe hoger de frequentie hoe ...... het geluid

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

Wat heeft geen invloed op de toonhoogte van een trillende snaar?

1. De lengte van de snaar
2. De dikte van de snaar
3. De spanning van de snaar
4. De kleur van de snaar

De frequentie is het aantal trillingen per minuut

1. Juist
2. Onjuist

Wat is de eenheid van frequentie?

1. Frq
2. Hr
3. Hz
4. Fq

Als de frequentie omlaag gaat, gaat de toonhoogte...

1. Omhoog
2. Omlaag
3. Verandert niet

Een snaar trilt 120 keer per minuut. Wat is de frequentie?

1. 2 Hz
2. 60 Hz
3. 120 Hz
4. 4 Hz

Wat is het frequentiebereik van het menselijk oor?

1. 10Hz - 10.000Hz
2. 0Hz - 100.000Hz
3. 2Hz - 2.000Hz
4. 20Hz - 20.000Hz

Een snaar maakt 15.000 trillingen per seconde, kan een mens dit geluid horen?

1. Ja
2. Nee

Een oscilloscoop...

1. Kan geluid omzetten in een elektrisch signaal
2. Kan een elektrisch signaal omzetten in geluid
3. Werkt als een microfoon

Bereken de frequentie. 1 hokje is 2 ms.

Opdracht 3

Opdracht 3 - uitwerking

Opdracht 4

Opdracht 4 - uitwerking