4. Frequentiebereik en oscilloscoop aflezen

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo, vwo
• Leerjaar 2,3

4. Frequentiebereik en oscilloscoop aflezen

Notitie voor docent

Neem mee

- gitaar of fluit

Test van tevoren eventjes deze website: https://academo.org/demos/virtual-oscilloscope/ ,anders oscilloscoop pakken.

Het huiswerk is teveel voor één les. Tweede helft open zetten na de herhalingsles van hierna.

Planning vandaag

• Herhaling
• Frequentiebereik
• Oscilloscoop aflezen
• Tijd voor huiswerk

Eigensch

	.
'pieptoon'	'bromtoon'
Snaarinstrument: korte, strakke en dunne snaar	Snaarinstrument: lange, losse en dikke snaar
Veel trillingen per seconde	Weinig trillingen per seconde
Oscilloscoopscherm (golven zitten dicht op elkaar)	Oscilloscoopscherm (golven zitten wijd uit elkaar)
Hoge frequentie (f)	Lage frequentie (f)
Korte trillingstijd (T)	Lange trillingstijd (T)

Herhaling: Hoge toon vs Lage toon 

Hoge toon                  Lage toon

Eigensch

Trillingstijd: het aantal seconde dat 1 trilling duurt.

Grootheid: Trillingstijd, symbool T

Eenheid: seconde, symbool s

T=​f​​1​​

Eigensch

Frequentie: het aantal trillingen per seconde

Grootheid: Frequentie, symbool f

Eenheid: Hertz, symbool Hz

f=​T​​1​​

Frequentiebereik dieren 

Frequentiebereik dieren 

https://academo.org/demos/virtual-oscilloscope/

https://academo.org/demos/virtual-oscilloscope/

Klein experiment:

Bepalen frequentie van een toon

Oscilloscoop

Een oscilloscoop kan (geluids)golven meten. Op een oscilloscoop stel je de tijdschaal in.

 

De oscilloscoop hiernaast is ingesteld op 5ms/div.

Dat betekent 5 milliseconde per vakje.

Een trilling duurt hier dus 10 ms.

Oscilloscoop

Oefenopdracht 1

1

Samenvattend - Frequentiebereik

Samenvattend - Oscilloscoop aflezen

Verwerkingsvragen

Dit is Huiswerk

In SOM vind je wanneer je dit precies moet af hebben

Opgave 4.1
Een toongenerator produceert een toon met een trillingstijd van 0,020 s.
a. Bereken de frequentie van die toon. (geef je berekening met formule en je antwoord met eenheid)
Bekijk klik de link hiernaast en bekijk de video voordat je vraag b beantwoord.
De toon wordt naar een luidspreker toegevoerd.
b. Hoeveel trillingen maakt de conus van de luidspreker in 15 minuten?

https://www.youtube.com/watch?v=IV0g4pSV_JE 

g

Geef je berekening/uitleg met (eventuele) formules

Opgave 4.2
Een cirkelzaag met 12 tanden vreet zich met 3000 omwentelingen per minuut door een plaat hout.
Bereken de frequentie van de toon die je tijdens het zagen hoort.

Geef je berekening/uitleg met (eventuele) formules

Opgave 4.3
Dennis sluit een toongenerator aan op een oscilloscoop. Zo kan hij drie verschillende tonen, A, B en C, zichtbaar maken. Hieronder is afgebeeld wat Dennis achtereenvolgens op het scherm ziet.
a. Hoeveel trillingen zijn aanwezig bij A, B & C?
b. Zet de trillingen in volgorde van lage naar hoge frequentie.

Opgave 4.4
Dennis sluit een toongenerator aan op een oscilloscoop. Zo kan hij drie verschillende tonen, A, B en
C, zichtbaar maken. De tijdbasis van de oscilloscoop stelt hij voor elke toon opnieuw in. Hieronder is afgebeeld wat Dennis achtereenvolgens op het scherm ziet.
Bepaal de frequenties van de drie tonen A, B en C.

tip

Geef je berekening/uitleg met (eventuele) formules

Opgave 4.5 Liam voert een test uit op een audiosysteem met diverse toonfrequenties. Hiernaast zie je hoe een oscilloscoop één van deze tonen weergeeft. De tijdschaal is ingesteld op 0,2 ms/div.
a Bereken de frequentie van deze toon.
b Hoeveel trillingen zal Liam op het scherm waarnemen als hij de tijdschaal instelt op 1,0 ms/div?

Geef je berekening/uitleg met (eventuele) formules

Opdracht 4.6 - Jasper heeft een naald bevestigd aan een stemvork. Daarna brengt hij de stemvork in trilling en beweegt de naald over een met roet bedekte glasplaat. In de afbeelding hieronder is een stukje van deze plaat op ware grootte te zien. De lengte van het trillingsspoor bedraagt 6,3 cm. De stemvork trilt met een frequentie van 80 Hz.
a. Hoeveel trillingen zijn er zichtbaar op de glasplaat?
b. Hoeveel tijd is er nodig geweest om dit gedeelte van het golfspoor te tekenen?
c. Bereken met welke snelheid de stemvork over de glasplaat is bewogen.

vraag alleen voor VWO

Geef je berekening/uitleg met (eventuele) formules

deel hier het huiswerk, anders wordt het teveel voor één les

Opdracht 4.7 Je staat op 500 meter van een muur en fluit heel hard. Hoe lang in seconde duurt het voordat je je echo hoort? De geluidssnelheid door lucht is 343 m/s.

Geef je berekening/uitleg met (eventuele) formules

g

Opdracht 4.8 - Iris en Kees bevinden zich langs de rails. Hun onderlinge afstand is precies 1275 m. Iris slaat met een staaf op de rails terwijl Kees één oor op de rails houdt. Na 0,25 s hoort Kees de klap door de rails, daarna door de lucht.
Bereken de geluidssnelheid in staal.

Geef je berekening/uitleg met (eventuele) formules

Opdracht 4.9 - Vervolg op de vorige vraag.
Bereken hoeveel tijd er zit tussen het tijdstip dat Kees de klap via de rails hoort en het tijdstip dat Kees de klap via de lucht (20°C) hoort.

Geef je berekening/uitleg met (eventuele) formules

Opdracht 4.10 - Op een ossciloscoop van 8 vakjes breed is één trilling afgebeeld.
De tijdbasis staat ingestelt op 0,02ms/div.
Bereken de trillingstijd (T) in seconde.

Geef je berekening/uitleg met (eventuele) formules

g

Opdracht 4.11 - Op een oscilloscoop van 8 vakjes breed is één trilling afgebeeld.
De tijdbasis staat ingestelt op 0,02ms/div.
Bereken de frequentie (f).

Geef je berekening/uitleg met (eventuele) formules

Opdracht 4.12 - Wat is trillingstijd?

1. Het tijd die het aantal golfjes er over doet.
2. de tijd dat het geluid aan is.
3. De tijd van één trilling.
4. De tijd van het golfspoor

Opdracht 4.13 - Wat is frequentie?

1. Aantal trillingen per seconde
2. Aantal trillingen in beeld
3. Hoogte van een trilling
4. Aantal hokjes in een trilling

Opdracht 4.14 - Bereken de frequentie van een trilling van 0,004 s

Geef je berekening/uitleg met (eventuele) formules

g

Opdracht 4.15 - Bereken de trillingstijd van een trilling met een frequentie van 250 Hz

Geef je berekening/uitleg met (eventuele) formules

Opdracht 4.16 - Wat is de eenheid van frequentie?

g

Opdracht 4.17 - Wat is fout?

1. T in s
2. F in Hz
3. f in Hz
4. v in m/s

Antwoorden open vragen

Opdracht 4.1

a. f = 1/T, f=1/0,020=50 Hz

b. Hij maakt 50 trillingen per seconde, er zitten 900 seconden in 15 minuten. Hij maakt dus (50x900) 45000 trillingen.

Opdracht 4.2

Hij heeft 12 tanden die 3000 keer per minuut langskomen.

Dit betekent dat er (12x3000)36000 tanden per minuut langskomen.

Dit betekent dat er (36000/60) 600 tanden per seconde langskomen

De frequentie is het aantal trillingen per seconde, het heeft dus een frequentie van 600 Hz (600 keer per seconde)

Opdracht 4.3

a. A = 1 trilling, B = 3 trillingen, C = 2 trillingen

b. A C B

Antwoorden open vragen

Opdracht 4.4

A. 1 trilling is 10 hokjes, 1 hokje is 0,5 ms. Dus 1 trilling is 5 ms (=0,005 s). T = 0,005 s

f=1/T

f=1/0,005=200Hz

B.1 trilling is 3,3 hokjes, 1 hokje is 2,5 ms. Dus 1 trilling is 8,25 ms (=0,00825 s). T = 0,00825 s

f=1/T

f=1/0,00825=121Hz

C.1 trilling is 5 hokjes, 1 hokje is 0,1 ms. Dus 1 trilling is 0,5 ms (=0,0005 s). T = 0,0005 s

f=1/T

f=1/0,0005=2000Hz

Opdracht 4.5

a.1 trilling is 5 hokjes, 1 hokje is 0,2 ms. Dus 1 trilling is 1 ms (=0,001 s). T = 0,001 s

f=1/T

f=1/0,001=1000Hz

b.Er past 5x zoveel tijd in 1 hokje dus er passen 5x zoveel trillingen in. Het zijn nu 2 trillingen, dit zullen er dus 10 worden

Antwoorden open vragen

Opdracht 4.6

a. 12

b. T=1/f

T=1/80=0,0125s

1 trilling duurt dus 0,0125 seconde, er zijn 12 trillingen. Dit duurde dus 0,15 s (12x0,0125).

c. v=s/t

s=6,3cm=0,063m

t=0,15s

v=s/t

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

deel hier het huiswerk, anders wordt het teveel voor één les

Uitwerkingen open vragen

Opdracht 4.7

formule:

t = s / v

gegevens:

s = 1000 (500x2, want echo heen en weer)

v = 343 m/s

berekening

t = 1000/343

resultaat

t = 2,9s

Opdracht 4.8

formule

v = s / t

gegevens

s = 1275 m

t = 0,25 s

berekening:

v = 1275 / 0,25

resultaat:

v = 5100 m/s

Opdracht 4.9

formule

t = s / v

gegevens

s = 1275 m

v = 343 m/s

berekening:

t = s / v

t = 1275 / 343 = 3,72 s

resultaat:

tijd door de rails: 0,25 s

tijd door de lucht: 3,72 s

verschil: 3,47 s

Opdracht 4.10

één trilling is 8 vakjes

één vakje is 0,02 ms

dus: één trilling is 0,16 ms = 0,00016 s

dus: T = 0,00016 s

Uitwerkingen open vragen

Opdracht 4.11

formule:

f = 1 / T

gegevens:

T = 0,00016 s

berekening:

f = 1 / 0,00016

oplossing:

f = 6250 Hz

Opdracht 4.14

formule

f = 1 / T

gegevens

T = 0,004 s

berekening

f = 1 / 0,004

resultaat:

f = 250 Hz

Opdracht 4.15

formule

T = 1 / f

gegevens

f = 250 Hz

berekening:

T = 1 / 250

resultaat:

T = 0,004 s