Overal NaSk 5e ed - Hoofdstuk 8 - Geluid oefentoetsen & antwoorden

Geluid komt uit een geluidsbron. Een geluidsbron is een voorwerp dat geluid maakt. Geluid is een trilling, een beweging rond de ruststand.   Een klankkast versterkt het geluid van bijvoorbeeld een gitaar. Een klankkast is een hol voorwerp dat de trilling van een geluidsbron overneemt en versterkt.   De toon noemen we ook wel de frequentie. Hiermee geven we aan hoe hoog geluid klinkt. Een aantal tonen achter elkaar aan is een melodie.   De tussenstof geeft geluid door. De stof gaat dus trillen. Dit geluid is in een geluidsbron ontstaan. Een tussenstof is bijvoorbeeld lucht, maar water, hout, steen of beton zijn ook voorbeelden van tussenstof. Als er geen tussenstof is, kan er ook geen geluid worden doorgegeven.   Een geluidspatroon is een meting van een geluidstrilling. Een ander woord is een u,t-diagram. Je kunt hier de uitwijking van het geluid ten opzichte van de tijd zien. De tijd van het geluid wordt vaak in ms (milliseconden) gemeten.   Het geluidspatroon van één trilling is een berg en een dal samen. Je krijgt dus een golfbeweging te zien.   Met klankkleur bedoelen we de eigen, specifieke toon van een instrument. Elk instrument klinkt anders.   In een trillingsgrafiek zie je een triling. Deze trilling herhaalt zich steeds. Dit noemen we dus een harmonische trilling Een trillingsgrafiek is een grafiek van de uitwijking van de trilling tegen de tijd. Een trilling is een golfbeweging; je neemt een uitwijking rondom de evenwichtstoestand waar. Je ziet dus bergen en dalen. Hoe hoger deze bergen en dalen zijn, hoe harder het geluid klinkt.   Een trilling kan je weergeven als een golf. Een golfbeweging kan dus wiskundig omschreven worden; je zet de golfbeweging uit tegen de tijd. De trillingstijd is de tijdsduur van één volledige trilling.  TOELICHTING: Het aantal trillingen per seconde noem je de frequentie. De frequentie geef je weer in de eenheid Hertz. De trillingstijd is de reciproque van de frequentie, oftewel T = 1/f. Omgekeerd kun je dus met de trillingstijd ook de frequentie berekenen, oftewel f = 1/T.   De frequentie is het aantal trillingen per seconde. Ook hier geldt dat een golfbeweging wiskundig kan worden beschreven. Wiskundig kan je de frequentie dus berekenen als f = 1/T en geef je weer in de eenheid Hertz (Hz).   Voorbeelden zijn een gitaar, de harp, een piano. Kenmerkend is dat deze instrumenten snaren hebben. De toon van zo’n snaar kun je aanpassen door de spanning, de dikte of de lengte te veranderen; een dunne korte strak gespannen snaar klinkt veel hoger dan een slap gespannen, dikke, lange snaar.   Als je last hebt van het geluid van anderen, is er sprake van overlast of hinder. Dit hoeft niet perse hard geluid te zijn.   We meten geluidssterkte, oftewel het geluidsniveau in decibel (dB). Een laag geluidsniveau betekent een zacht geluid, een hoog geluidsniveau betekent een hard geluid. Lawaaidoofheid is een gehoorbeschadiging, waarbij je sommige tonen minder goed hoort.   Geluidssnelheid is de snelheid waarbij geluid (als trilling) door een tussenstof heen gaat. De geluidssnelheid is verschillend per soort stof. 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.    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.   Nee, omdat er een vacuüm ontstaan is, is de tussenstof weg. De trilling van de geluidsbron kan dan niet meer worden doorgegeven. Je kunt de bel dus niet horen.   Het begrip stembereik beschrijft alle tonen van je stem. Dit verschilt van persoon tot persoon: mannen hebben vaak een lagere stem dan vrouwen. De laagst gemeten frequentie bij een man is 80 Hz, bij vrouwen is het hoogste bereik 1100 Hz. Dit noemen we ook wel klankkleur.   a) Gegeven: T = 0,02 s Gevraagd: f = ? Formule: f = 1/T Berekening: f = 1/0,02s f = 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 golfen is gelijk; beide golven zijn even hoog. Het enige verschil tussen beide golfen is de frequentie.  d) Gegeven: f = 100 Hz Gevraagd: T = ? Formule: T = 1/f T = 1/100 T = 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) Je zult niets zien op de oscilloscoop. In het vacuüm kunnen geen geluidstrillingen worden doorgegeven: er is daar geen tussenstof.   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!    Gegeven: t = 0,3 s, v = 343 m/s (Let op: in alle gevallen moet je er vanuit gaan dat de tussen stof lucht is, tenzij je in de vraag iets anders wordt gezegd!) Gevraagd: s = ? Formule: s = t*v Berekening: s = 0,3 s * 343 m/s 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 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 ; t = s / v Berekening: t = 17,76 m / 1510 m/s t = 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; t = s / v Berekening: t = 3000 m / 343 m/s t = 8,75 s Conclusie: Je hoort de donder 8,75 s na de blikseminslag.