Nova Nask MAX 2019 deel B - Hoofdstuk 6 - Geluid oefentoetsen & antwoorden

Een voorwerp dat geluid maakt. 3 voorbeelden zijn: stem, de wind, en het geluid van een waterval. Uiteraard zijn er ook andere voorbeelden, zoals het blaffen van een hond, geruis van de bomen, of een vallende steen. LET OP: een kunstmatig geluidsbron is of komt uit een voorwerp dat door mensen gemaakt is. Als iets niet door mensen gemaakt is, is het natuurlijk. Met het begrip medium bedoelen we de tussenstof. Dit is de stof waar geluidstrillingen zich verplaatsen van de de geluidsbron naar de oren van de ontvanger. Met het begrip ontvanger bedoelen we het voorwerp of degene die het geluid waarneemt. Een voorbeeld van een natuurlijke ontvanger is het oor, een kunstmatig voorbeeld is de microfoon. Met het begrip frequentie bedoelen we het aantal trillingen per seconde. Deze drukken we uit in de eenheid Hertz. Deze meten we in de eenheid Hertz (Hz).  De trillingstijd is de tijd die een golf nodig heeft om één volledige  trilling te maken. Met het begrip ultrasoon geluid bedoelen we geluid dat niet door het menselijk gehoor waargenomen kan worden. Dit zijn tonen met een frequentie hoger dan 20.000 Hz.    Met het begrip amplitude bedoelen we hoe groot een golf is . Bij geluid bepaalt de amplitude daarom de geluidssterkte, want geluid is een golfbeweging. Een golfbeweging kan wiskundig als een trilling omschreven worden. Hard geluid heeft een grotere amplitude dan zacht geluid. We meten de grootheid geluidssterkte in de eenheid decibel (dB). Met het begrip gehoordrempel bedoelen we de onderste grens waarbij het menselijk gehoor een frequentie bij een bepaalde geluidssterkte nog kan horen. Geluidsniveau dat zich onder de gehoordrempel begeeft, kun je dus niet horen. Met het begrip pijngrens bedoelen we de bovenste grens waarbij het menselijk gehoor een frequentie bij een bepaalde geluidssterkte nog kan horen. Kom je boven het geluidsniveau bij de pijngrens, dan ervaar je ook echt pijn. Met het begrip geluidsoverlast bedoelen we elke vorm van geluid waar we last van hebben. Dit kan uiteraard hard geluid zijn, maar ook zacht achtergrond geluid kan hinderlijk zijn. Wat we als hinderlijk ervaren, verschilt van persoon tot persoon. In een kantine is bijvoorbeeld achtergrondgeluid niet erg, maar in een bibliotheek is elke vorm van geluid hinderlijk. Ook als je buren om 3 uur ‘s nachts een feestje houden met een DJ, is het geluid dat hier ontstaat erg hinderlijk. Als de conus van een luidspreker beweegt, verplaats de conus lucht. Hoe harder en vaker deze trilt, hoe meer lucht de luidspreker verplaatst. Hierdoor ontstaat er in de lucht drukverschil: de moleculen in de lucht worden meer en minder met elkaar samengedrukt. Hierdoor ontstaat er een trilling in de tussenstof; de lucht. Dit noemen we ook het het medium, want de lucht verplaatst de geluidstrilling. Deze trilling kan doorgegeven worden via de lucht naar het trommelvlies van je oren.  Hierdoor kun je het geluid horen.   Ja, door elke tussenstof kan een geluidstrilling worden doorgegeven.    De golflengte is de afstand die een golf in 1 trilling aflegt. Praktisch betekent dit het volgende: de golflengte is de afstand van het hogedrukgebied en het lagedrukgebied van een geluidsgolf samen. Deze geluidsgolf verspreidt zich namelijk over een bepaalde afstand. Hoe lager de toon is, hoe groter de golflengte (dus een hoge toon heeft een korte golflengte). De golflengte kun je zowel meten als berekenen. De golflengte korten we af met het symbool λ .   a) Mensen kunnen horen in het frequentiebereik van 20 Hz tot 20.000 Hz.  b) De frequentie van 24.000 Hz ligt buiten het frequentiebereik van het menselijk gehoor, maar wel in het frequentiebereik van het gehoor van je hond. Je hond kan deze fluittoon dus wel waarnemen en jij niet. c) Het menselijk gehoor is het gevoeligst voor een frequentie van 4000 Hz. Bij deze frequentie kun je het meeste en het minste aantal decibel horen. Dit geldt niet voor geluid bij een frequentie van 20 Hz of 20.000 Hz. Deze tonen kun je bij een beperkt aan decibel niet waarnemen. De volgende noot A hoor je bij 440 Hz. Bij elke verdubbeling van een frequentie van een bepaalde toon, hoor je deze toon weer maar wel een octaaf hoger. De daaropvolgende A ligt dus bij 880 Hz en de volgende bij 1760 Hz. Een A-filter zorgt ervoor dat de meter minder gevoelig is voor de hoge en lage tonen, en daarmee het menselijk gehoor meer benadert. a) Als het aantal geluidsbronnen 2 x zo groot wordt, neemt de geluidssterkte met 3 dB toe. b) Als de afstand tussen jezelf en een puntvormige geluidsbron verdubbelt, neemt de geluidssterkte die jij waarneemt met 6 dB af. c) Als de afstand tussen jezelf en een lineaire geluidsbron verdubbelt, neemt de geluidssterkte die jij waarneemt met 3 dB af.   a)  Gegeven: T = 0,02 s Gevraagd: f = ? Formule: f = 1/T Berekening: f = 1/0,02 s = 50 Hz Conclusie: De frequentie is 50 Hz b) Op de x-as moet de grootheid tijd met de eenheid seconden staan, de x-as moet getrokken worden en ook de y-as moet getekend worden. De eenheid bij de y-as kan in dB gegeven worden. Vaak tekenen we deze as zonder eenheid!   a) De oranje trilling heeft een hogere frequentie. Je kunt namelijk in figuur 2 zien dat deze 2x heeft bewogen in de tijd dat de blauwe golf maar 1x bewogen heeft. De oranje toon trilt dus vaker, dus heeft een hogere frequentie. b) Omdat de oranje trilling een hogere frequentie heeft dan de blauwe trilling, heeft de oranje trilling dus een hogere toon dan de blauwe trilling. c) Ja, de amplitude van beide golven is gelijk; beide golven zijn even hoog. Het enige verschil tussen beide golven is de frequentie.  d)  Gegeven: f = 100 Hz Gevraagd: T = ? Formule: T = 1/f Berekening: T = 1/100 = 0,01 s T = 10 ms (1 s = 1000 ms !) Conclusie: De trillingstijd is 10 ms a) Ja, de frequentie van beide tonen is even groot. Dit kun je zien omdat beide golven in hetzelfde punt beginnen en in hetzelfde punt eindigen. De toonhoogte is voor beide golfen even groot. b) De oranje golf klinkt harder dan de blauwe golf: de amplitude (oftewel de hoogte van de golf) is hoger voor de oranje golf dan de blauwe golf. c) Dit betekent dus dat de oranje golf 2x zo hard klinkt als de blauwe golf. d) Ja, dit is schadelijk. Een geluidssterkte van 93 dB is binnen een uur al schadelijk voor je gehoor. e) Deze blauwe golf is 90 dB. je hebt twee aanwijzingen gekregen: de oranje toon klinkt 2x zo hard als blauwe toon en de geluidssterkte van de oranje golf is 93 dB. Je hebt geleerd dat een verdubbeling van de geluidssterkte een toename van 3 dB is. Omgekeerd betekent dit dus dat als het volume 2x zo zacht klinkt, het volume met 3 dB afneemt. 93 dB - 3 dB = 90 dB    Dit zijn de tijdsduur van blootstelling aan het geluid en het volume van het geluid (oftewel de geluidssterkte).   Iemand die last heeft van tinnitus hoort dingen die niet aanwezig zijn in zijn omgeving. Diegene heeft last van piepen, suizen, gebrom in zijn gehoor. Hier valt verder weinig aan te doen. je kunt beter gehoorschade in deze vorm voorkomen!    Je kunt verschillende maatregelen nemen bij de geluidsbron, bij de ontvanger en het medium.   Gegeven: t = 0,3 s v = 343 m/s Gevraagd: s = ? Formule: s = t*v Berekening: s = 0,3 s * 343 m/s = 102,9 m Conclusie: De afstand tussen jou als toeschouwer en de speler is 102,9 m.  LET OP: je hebt een controlemogelijkheid in deze berekening als je alles goed invult. Als je de tijd keer de snelheid doet, schrijf je als eenheid ((m*s)/s ) Iets gedeeld door hetzelfde is 1. Er staat dan ((m*1)/1), ofwel (m/1), dus m!   a)  Gegeven: v = 1480 m/s t = 0,012 s Gevraagd: s = ? Formule: s = t * v Berekening: s = 0,012 s * 1480 m/s = 17,76 m Conclusie: Je bent op een afstand van 17,76 m van dit steentje verwijderd b)  Gegeven: s= 17,76 m v = 1510 m/s Gevraagd: t = ? Formule: s = t * v , dus: t = s / v Berekening: t = 17,76 m / 1510 m/s = 0,0118 s Conclusie: Je hoort de tik iets eerder, want 0,0118 s < 0,012 s. Dit scheelt echter heel erg weinig. Toch gaat geluid sneller in zeewater dan in normaal water en dit kun je dus zien door het verschil van 0,0002 s.   a) Volgens de gegevens uit tabel 2 kun je maximaal 0,25 uur, dus één kwartier oftewel 15 minuten luisteren naar de mp3 speler op een maximum volume van 98 dB zonder dat er gehoorschade optreedt. LET OP: in 0,25 uur zitten 15 minuten. Een kwartier is een kwart uur. b) Je zou, gebaseerd op het verloop uit tabel 2 kunnen herleiden dat je 0,06125 uur naar een volume van 104 dB kunnen luisteren zonder dat er gehoorschade optreedt. Je kunt namelijk waarnemen dat bij elke toename van 3 dB de maximale tijd om naar dit volume te luisteren halveert. c) Dit zou, gebaseerd op de gegevens een volume van 80 dB zijn. d)   Gegeven: s = 3 km; s = 3000 m v = 343 m/s Gevraagd: t = ? Formule: v = t * s, dus t = s / v Berekening: t = 3000 m / 343 m/s  = 8,75 s Conclusie: Je hoort de donder 8,75 s na de blikseminslag. a) Bestrijding bij de geluidsbron. Vermindering van geluid door spoor aan te passen, demping in de wielen en tijdstip ritten aan te passen.  b) Bestrijding bij de ontvanger. Isolatie bij woningen en oordoppen bij omwonenden.  c) Bestrijding bij de tussenstof. Geluidswal, geluidsscherm, en het plaatsen van bomen.