2T 8.2 Toonhoogte en frequentie

• Natuurkunde
• Middelbare school
• mavo
• Leerjaar 2

Paragraaf 8.2 Toonhoogte en frequentie

Leerdoelen 

8.2.1 Je kunt de drie factoren noemen die de hoogte van de toon van een snaar bepalen.

8.2.2 Je kunt uitleggen wat de frequentie is van een trilling.

8.2.3 Je kunt het verband beschrijven tussen de frequentie en de toonhoogte.

8.2.4 Je kunt in een oscilloscoopbeeld de trillingstijd van een toon bepalen.

8.2.5 Je kunt het frequentiebereik van het menselijk gehoor benoemen.

Introductie

Als je een geluid moet omschrijven, zeg je vaak iets over de toonhoogte. Je zegt bijvoorbeeld dat een apparaat piept als het een hoge toon maakt. Of dat het bromt als het een lage toon maakt. De meeste mensen kunnen een melodie – een serie hogere en lagere tonen na elkaar – zonder moeite nazingen.

Snaarinstrumenten

In allerlei muziekinstrumenten worden snaren gebruikt. Een viool heeft bijvoorbeeld vier snaren, een gitaar heeft er zes en een piano heeft er meer dan tweehonderd. Als je zo’n snaar in trilling brengt, geeft hij een toon. Een toon is een geluid met een bepaalde toonhoogte.

Toonhoogte veranderen 

Dikke snaren: zijn zwaarder en trillen daardoor langzamer.

Minder trillingen is lagere toon.

Dunne snaren: zijn lichter en trillen daardoor sneller.

Meer trillingen is hogere toon.

Toonhoogte veranderen

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. 

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.

Frequentie of toonhoogte:

frequentie ( toonhoogte) = het aantal trillingen per seconde

(Dit zegt niet hard of zacht)

hertz = de eenheid voor frequentie

hoe hoger de frequentie hoe hoger de toon !

Een trilling

Een trilling heeft 1 berg en 1 dal

Frequentie voorbeeld:

Een geluid heeft een toonhoogte van 500hz

Er zijn 500 trillingen of golven per seconde.

De stemvork

• een stemvork geeft altijd dezelfde toonhoogte aan
  
• bijv. 128hz = 128 trillingen per seconde

Hier het voorbeeld van een klankkast laten horen. Een keer met klankkast en tot wanneer ze het horen en een keer zonder klankkast en dan laten roepen of hand als ze niet meer horen.

hoge en lage tonen

De oscilloscoop

• zet geluid om in een plaatje
  
• kan alleen als je een microfoon gebruikt

Een trilling heeft altijd een berg en eendal.

Je ziet hier dus 1 trilling

De oscilloscoop

• De oscilloscoop vangt het geluid op en laat het geluid zien als een trilling.
  

Onthouden!  

Een toon-generator maakt verschillende tonen.  

Een oscilloscoop maakt de trillingen van geluid zichtbaar.  

De hoogte van de golven is de amplitude.  

Een hard geluid heeft een grote amplitude.  

Een zacht geluid heeft een kleine amplitude.  

Bij een hoge toon zijn de golven smal. Je ziet veel golven.  

Bij een lage toon zijn de golven breed. Je ziet weinig golven.

Het frequentiebereik van je gehoor

Geluid met een heel hoge of een heel lage frequentie kun je niet horen. Jonge mensen kunnen meestal tonen tussen 20 en 20 000 Hz horen. Je zegt dat deze tonen binnen het frequentiebereik van je gehoor liggen (afbeelding 5). Dieren hebben vaak een ander frequentiebereik. Honden horen bijvoorbeeld hogere tonen dan mensen.

Als je ouder wordt, verandert het frequentiebereik van je gehoor. Vooral hoge tonen kun je dan minder goed horen.

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 mens

Mensen horen tonen tussen de 20 en 20000 Hertz.

Dit noemen we frequentiebereik.

De onderste grens = 20 hz

De bovenste grens =20.000 hz

Bij iedereen is het bereik verschillend, dit heeft te maken met je leeftijd, gezondheid en mogelijke gehoorbeschadigingen

Welke geluiden hoor je?

• Onderste gehoorgrens: laagste toon die je kan horen als mens: 20 Hertz
• Bovenste gehoorgrens: hoogste toon die je kan horen als mens: 20000 Hertz.
• Gebied tussen de onderste en bovenste gehoorgrens heet: gehoorbereik

www.oorcheck.nl

Maak de opdrachten 1 t/m 14

blz 195,196,197

Wat is de laagste toon die mensen kunnen horen, dus de onderste gehoorgrens?

1. 200 hertz
2. 20 hertz
3. 2 hertz
4. 20 decibel

Wat is de hoogste toon die mensen kunnen horen, dus de bovenste gehoorgrens?

1. 200 hertz
2. 20 hertz
3. 20 kilo hertz
4. 25000 hertz

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

Wat is het gehoorbereik
van een vleermuis?
(klik plaatje om te bekijken)

1. 1.000 tot 120.000 hz
2. 1.000 tot 120.000 hz
3. 10.000 tot 120.000 hz
4. 150 tot 150.000

Hoeveel trillingen
zie je hier?
(klik plaatje om te bekijken)

1. 1
2. 2

Hoeveel trillingen
zie je hier?
(klik plaatje om te bekijken)

1. 1
2. 2
3. 4

Welke toon is het hoogst

(klik plaatje om te bekijken)

1. plaatje A
2. Plaatje B

Bepaal de frequentie van deze toon 1?
(uitleg)

Je ziet hier

5 trillingen in 0,1 sec.

Dat houd in dat je

50 trillingen hebt in 1 seconde

De frequentie is dus 50hz

Bepaal de frequentie van deze toon 2?
(uitleg)

Je ziet hier

4 trillingen in 0,01 sec.

Dat houd in dat je

40 trillingen hebt in 0,1 seconde

400 trillingen hebt in 1 seconde

De frequentie is dus 400hz

Bepaal de frequentie van deze toon 3?
(uitleg)

Je ziet hier

10 trillingen in 0,001 sec.

Dat houd in dat je

100 trillingen hebt in 0,01 sec

1000 trillingen hebt in 0,1 sec

10.000 trillingen hebt in 1 sec

De frequentie is dus 10.000hz

Op de oscilloscoop is een toon afgebeeld. De tijd van het volledige beeld is 0,01 s.
Bepaal de frequentie van deze toon.

1. 4 Hz
2. 10 Hz
3. 40 Hz
4. 400 Hz