H8.3 B2HV Geluidssterkte

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

• Je schrift (aantekeningen)
  
• Pen en potlood 
• Rekenmachine

Pak alvast:

Wat gaan we deze les doen?

1. Herhaling: Rekenopdrachten H8.2                                    (20 min)
2. Uitleg: H8.3 Geluidsterkte                                                      (20 min)
   
3. Zelfstandig: Opdracht 1 t/m 12 H8.3                                    (20 min)
4. Kahoot: ....?                                                                                  (... min)

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

Herhaling: rekenopdrachten

• Ga naar join.nearpod.com en vul de code in
• Maak hier de rekenopdracht 
• Werk volgens het stappenplan!

Demo 7

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 oscilloscoop 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.

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

Demo 7

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 oscilloscoop 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.

Je kunt berekeningen maken met trillingstijd en frequentie

Trillingstijd

Je kunt berekeningen maken met trillingstijd en frequentie

• De tijd die voor één volledige trilling nodig is, wordt de trillingstijd (T) genoemd. 

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​​

f=​T​​1​​

Herhaling

De tijdbasis is ingesteld op 0,2 ms/div.

Bepaal de frequentie van deze testtoon.

1. f = 200 Hz
2. f = 5 Hz
3. f = 500 Hz
4. f = 1000 Hz

..

Opdracht 8

De tijdbasis is ingesteld op 0,2 ms/div.

Bepaal de frequentie van deze testtoon.

Hoeveel trillingen zal Julia op het scherm zien als ze de tijdbasis instelt op 1 ms/div?

1. 2
2. 5
3. 10
4. 20

..

Opdracht 8

Hoeveel trillingen zal Julia op het scherm zien als ze de tijdbasis instelt op 1 ms/div?

Bereken de trillingstijd van een trilling met een frequentie van 50 Hz

1. T = 0,020 s
2. T = 5,0 s
3. T = 0,050 s
4. T = 2,0 s

..

Opdracht 9

Bereken de trillingstijd van een trilling met een frequentie van 50 Hz

Op een stemvork staat ‘440 Hz’. Bereken de trillingstijd van deze stemvork in milliseconden.

1. T = 0,023 s
2. T = 2,3 ms
3. T = 0,44 ms
4. T = 0,044 s

..

Opdracht 9

Op een stemvork staat ‘440 Hz’. Bereken de trillingstijd van deze stemvork in milliseconden.

Een hoge pieptoon heeft een trillingstijd van 0,25 ms. Bereken de frequentie in kilohertz.

1. T = 0,023 s
2. T = 2,3 ms
3. T = 0,44 ms
4. T = 0,044 s

..

Opdracht 11*

Kursat heeft een naald aan een stemvork gemaakt. Vervolgens slaat hij de stemvork aan en trekt de naald over een plaat met roet. In figuur 12 is een stukje van de plaat op ware grootte afgebeeld. Het golfspoor is 6,3 cm lang. De frequentie van de stemvork is 80 Hz

a. Hoeveel trillingen zijn er op de plaat te zien?

b. In hoeveel tijd is dit stukje golfspoor getekend?

c. Bereken met welke snelheid de stemvork over de plaat getrokken is.

..

Opdracht 11*

Het golfspoor is 6,3 cm lang. De frequentie van de stemvork is 80 Hz

b. In hoeveel tijd is dit stukje golfspoor getekend?

..

Opdracht 11*

Het golfspoor is 6,3 cm lang. De frequentie van de stemvork is 80 Hz

b. In hoeveel tijd is dit stukje golfspoor getekend?

Stap 1: gegevens

f = 80 Hz

Aantal trillingen: 12

Stap 2: gevraagd

tijd = ? 

T=1/f

Stap 3: uitwerking

T = 1/f = 0,0125 s

Dat is de tijd van 1 trilling

Dus t = 0,0125 x 12 = 0,15 s

..

Opdracht 11*

Het golfspoor is 6,3 cm lang. De frequentie van de stemvork is 80 Hz

c. Bereken met welke snelheid de stemvork over de plaat getrokken is.

..

Opdracht 11*

Het golfspoor is 6,3 cm lang. De frequentie van de stemvork is 80 Hz

c. Bereken met welke snelheid de stemvork over de plaat getrokken is.

Stap 1: gegevens

s = 6,3 cm = 0,063 m 

t = 0,15 s

Stap 2: gevraagd

v = ... m/s

v = s/t

Stap 3: uitwerking

v = s/t = 0,063/0,15 = 0,42 m/s

..

..

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

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

Geluidssterkte 

• 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 beschrijven dat de gehoordrempel en de pijngrens afhangen van de frequentie

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
• Ook je pijngrens hangt af van de frequentie.

Gehoordrempel en pijngrens 

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 berekeningen maken met het verband tussen geluidssterkte en het aantal geluidsbronnen

Rekenen met decibellen

• Als het aantal geluidsbronnen verdubbelt, wordt het geluid niet twee keer zo luid!
• De decibelschaal sluit aan bij hoe mensen geluid waarnemen

Demo - hoeveel decibel per extra stem

Je kunt berekeningen maken met het verband tussen geluidssterkte en het aantal geluidsbronnen

Rekenen met decibellen

• Als het aantal geluidsbronnen verdubbelt, wordt het geluid niet twee keer zo luid!
• De decibelschaal sluit aan bij hoe mensen geluid waarnemen

Als het aantal geluidsbronnen twee keer zo groot wordt, neemt de geluidsterkte met 3 dB toe

• Je kunt deze regel alleen gebruiken als alle geluidsbronnen (ongeveer) evenveel geluid maken en op (ongeveer) dezelfde afstand staan.

Je kunt berekeningen maken met het verband tussen geluidssterkte en het aantal geluidsbronnen.

Je kunt uitleggen hoe een audiogram gemaakt wordt

Audiogrammen

• Een grafiek waarop je kunt zien hoe jou gehoor functioneert, vergeleken met een normaal gehoor. 
• De groene lijn is een perfect normaal gehoor
• De rode lijn is van iemand die afwijkingen toont tot 50 dB

Je kunt uitleggen hoe een audiogram gemaakt wordt

Audiogrammen

• Een grafiek waarop je kunt zien hoe jou gehoor functioneert, vergeleken met een normaal gehoor. 
• De groene lijn is een perfect normaal gehoor
• De rode lijn is van iemand die afwijkingen toont tot 50 dB

Bij de test krijg je een toon te horen via een koptelefoon, bijvoorbeeld van 250 Hz. Eerst is die toon onhoorbaar zacht, maar daarna wordt hij steeds luider. Op het moment dat je de toon kunt horen, geef je een teken aan de audioloog. Zo wordt je gehoordrempel voor een toon van 250 Hz bepaald (de geluidssterkte waarbij je die toon net kunt horen). Daarna gebeurt hetzelfde voor een aantal andere frequenties.

Je kunt berekeningen maken met het verband tussen geluidssterkte en het aantal geluidsbronnen.

Rekenen met decibellen

Op 10 m afstand van een concertpodium is de geluidsterkte van een piano 72 dB. Een trombonist produceert op dezelfde afstand een geluidsterkte van 60 dB. 

De componist van een muziekstuk wil dat de vioolpartij even hard klinkt als de piano. Hoeveel violisten moet hij laten spelen?

Als het aantal geluidsbronnen twee keer zo groot wordt, neemt de geluidsterkte met 3 dB toe.

Je kunt berekeningen maken met het verband tussen geluidssterkte en het aantal geluidsbronnen.

Rekenen met decibellen

In een voetbalstadion wordt op de middenstip de geluidssterkte gemeten. Als er duizend mensen aan het juichen zijn, geeft de decibelmeter 80 dB aan.

Schat hoe groot de geluidssterkte ongeveer zal zijn als er honderdduizend mensen aan het juichen zijn.

Aan de slag!

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