H6 geluid

• Natuur en techniek
• MBO
• Studiejaar 3

Hoofdstuk 6 Geluid 

Wat gaan we vandaag doen?

wat is geluid?

route geluid naar oor (geluid waarnemen)

hoog/laag/hard/zacht geluid

geluid zichtbaar maken

geluidshinder

(basiskennis natuur en techniek blz 190 t/m 194)

Geluid maken 

Geluidsbron

Geluid ontstaat als een 

geluidsbron trillingen 

veroorzaakt.

Geluidsbron

Een geluidsbron is iets

 wat geluid maakt. 

Geluidsbron

Tussenstof

Ontvanger

Uitleg: bron, tussenstof en ontvangen

0

De route van geluid in je oor

Het oor: de weg van het geluid

gehoorschade

Te hoog geluidssterkte zorgt ervoor dat haarcellen in het slakkenhuis afbreken. Dat kan niet meer herstellen, gevolg gehoorverlies/

lawaaidoofheid.

(bij > 80 dB)

Geluid kun je zichtbaar maken! Hoe?!

Geluid zichtbaar maken

De oscilloscoop

Een oscilloscoop kan geluidstrillingen omzetten in een elektrisch signaal

Met de oscilloscoop kun je geluid "zichtbaar" maken

Geluid zichtbaar maken!

Met een oscilloscoop kun je geluid zichtbaar maken op een scherm.

Je kunt zien of er sprake is van een hoge of lage toon en of het hard of zacht geluid is

Door te kijken naar de instelling van de oscilloscoop en het aantal hokjes te tellen kun je de periodetijd bepalen en de frequentie berekenen.

Wat horen we : Lage tonen en hoge tonen

We kunnen Geluid zichtbaar maken met een een apparaat dat we oscilloscoop noemen. Geluid bestaat uit golven. 

We kunnen lage en hoge tonen horen, harde en zachte geluiden horen. 

Het beeld hiernaast laat een golf zien van een lage en een hoge toon. Een lage toon heeft een lange golf. Een hoge toon heeft een scherpe golf. 

Hard en zacht geluid.

Hard geluid: trilling met een hoge golf

Zacht geluid: trilling met een lage golf

frequentie en amplitude

Frequentie (hertz) bepaalt of de toon hoog of laag is

Amplitude (decibel) bepaalt of de toon hard of zacht is

Hertz

• Hoeveel trillingen een frequentie heeft. 
• 100 Hz = 100 trillingen per seconde

• Hoge frequentie heeft meer trillingen dan een lage

• 0 decibel = 1000 hertz

Hoeveel trillingen een frequentie heeft.

100 Hz = 100 trillingen per seconde

Hoge frequentie heeft meer trillingen dan een lage

0 decibel = 1000 hertz

Lage frequenties, zoals 20 Hz, worden geassocieerd met diepe basgeluiden, terwijl hoge frequenties, zoals 20.000 Hz, overeenkomen met scherpe hoge tonen.

Geluidssterkte en frequentie

Geluidssterkte: Hoe hard/zacht geluid is: decibel (dB)

Frequentie: Hoge en lage tonen (toonhoogte): hertz (Hz)

Geluidssterkte

• Geluidssterkte is hoe hard geluid is
• Geluidssterkte meet je met een decibel meter
• de eenheid van geluidssterkte is decibel (dB)
• verdubbeling van de geluidssterkte is +3 dB

Pijngrens en gehoordrempel

Rekenen met decibel (1)

De decibel-schaal verloopt een beetje bijzonder. Dat komt door de berekening die erachter zit (logaritmische schaal). Bij iedere 10 dB wordt het geluid ook 10 x zo hard, dus bij 20 dB is het geluid 10 x 10 = 100 x zo hard.

De regel is dat elke keer als het geluid 2 keer zo hard wordt, dat er 3 dB bij komt. Een voorbeeld:

Thea zit thuis te videobellen met haar klasgenoot. Ze praat daarbij op een normaal geluidsniveau. Dat is 50 dB. Moeder klaagt dat ze dat ergens anders moet doen, want als alle 8 kinderen van het gezin dat doen wordt het veel te veel. Op hoeveel dB zou je dan uitkomen?

Rekenen met decibel (2)

1 persoon die praat is dus 50 dB, hoeveel is dat bij 8 personen?

                                   1 persoon   =   50 dB

                                   2 personen =   53 dB

                                   4 personen =   56 dB

                                   8 personen =   59 dB

Deze berekening is het makkelijkst als je dit zoals hierboven uitschrijft. Dat mag je dus ook doen, geen formules nodig.

Snelheid van licht is veel groter dan snelheid van geluid 

Bij een onweersbui zie je ook eerst de flits en daarna hoor je het geluid van de donder.

Tel het aantal seconden tussen de flits en de donder, deel dit door 3 en je hebt de afstand tot de onweersbui in km.

Rekenen met geluidsnelheid

Geluidsnelheid berekenen:

V_geluid = s : t 

Afstand berekenen: 

s = V_geluid x t 

Hierin is: 

V_geluid = snelheid van geluid in  meter/seconde (m/s)

s = afstand in meters (m)

t = tijd in seconde (s)

rekenen met de geluidssnelheid

(gemiddelde snelheid = v)

geluidsnelheid in lucht is 343 m/s

geluidssnelheid in water is 1500 m/s

Hiermee kan je de tijd (t) of de afstand (s) uitrekenen als je nog 1 gegeven hebt! 

Snelheid van geluid

Snelheid van geluid in lucht is 343 m/s

De snelheid van geluid is verschillend per tussenstof

water: 1480 m/s

ijzer: 5100 m/s

de snelheid van geluid

Wat is geluidsabsorptie?

Geluidsabsorptie is het vermogen van een tussenstof om geluid te absorberen en te verminderen, bijvoorbeeld gordijnen, wollen vloerbedekking.

Bij geluidsterugkaatsing hoor je het geluid wel terug, maar met een tijdsverschil.

Bespreek wat geluidsabsorptie is en geef enkele voorbeelden van materialen die geluid absorberen.

Geluid Absorptie

Als geluid op de schuine kant van het 

foam valt, wordt het gedeeltelijk

geabsorbeerd, het geluid dat 

wordt weerkaatst valt dieper in

het foam, wordt geabsorbeerd en

een klein gedeelte gaat dieper 

het foam in enz. 

geluidsabsorptie/ -isolatie

Denk erom dat je geluidsabsorptie niet verwart met geluidsisolatie! Een materiaal dat geluid absorbeert, hoeft niet isolerend te zijn. Veel geluidsabsorberende materialen hebben een open celstructuur, zijn doorblaasbaar en laten daarom bijna al het geluid door. 

Geluidsabsorptie reduceert de nagalmtijd in een ruimte door geluidsgolven te absorberen.

Bij geluidsisolatie zorgt men ervoor dat het geluid niet van de ene ruimte naar de andere ruimte kan gaan. Hierbij is massa een bepalende factor.

Echoscopie

Echosende zendt ultrasoon geluid uit

Echo

• Dolfijnen en vleermuizen gebruiken echo
• Als ze een echo horen, zijn dieren dichtbij

Echolood en echolocatie

Op schepen wordt de diepte van het water gemeten met een echolood (dieptemeter)

Deze techniek heet echolocatie

Op vissersschepen wordt echolocatie gebruikt om scholen vissen op te sporen. (fishfinder)

Toepassing: echo

Wat is echo?

Welke informatie heb je nodig om je afstand (in meter) te bepalen?

- tijd (in seconden) 

- gemiddelde snelheid van geluid (343 m/s)

Berekenen: afstand = gemiddelde snelheid x tijd

Muziek

Met je mond en je stembanden kun je heel veel tonen maken. Van laag tot hoog. Muziek is geluid met verschillende tonen.

Snaarinstrumenten, blaasinstrumenten en slaginstrumenten

 Instrumenten

strijk instrumenten (viool)

snaar instrumenten (gitaar)

blaas instrumenten (fluit)

slag instrumenten (drums)

Toonhoogte (snaar instrumenten)

Hangt af van:

- spanning

- doorsnede snaar

- lengte snaar

Snaar instrumenten

Blaasinstrumenten

Betekenis blaasinstrumenten: een muziekinstrument waarmee geluid wordt voortgebracht door er lucht in of overheen te blazen.

Toonhoogte veranderen 

Blaasinstrument: door open en sluiten van gaten veranderd lengte van lucht kolom. hoe langer de luchtkolom hoe lager de toon

Slaginstrument: door losser en strakker draaien van vel kun je toon hoger en lager maken. Hoe strakker het vel hoe hoger de toon.

Toonhoogte veranderen blaas/slag instrumenten

Luidspreker en microfoon

Bevatten dezelfde onderdelen, maar werken in tegengestelde richting

luidspreker: permanente magneet, spoel en een conus

microfoon: permanente magneet, spoel en een trilplaatje

Microfoon en Luidspreker

Overeenkomst: 

• beide hebben een spoel en een magneet
• omzetten van: bewegingsenergie <==> elektrische energie

Verschil:               

• microfoon heeft een membraan
• luidspreker heeft een conus
  

microfoon en luidsprekers

Samenvatting en vragen

• In het dictaat vind je bij hoofdstuk 6 een samenvatting en ook vragen en opdrachten.
• Ook in deze LessonUp vind je nog wat (reken)opdrachten.
• Bestudeer dan ook nog de stof na afloop van deze les en uiteraard ter voorbereiding op je toets!

Tijdens een bergwandeling roep je "hallo". Na 5 seconden hoor je een echo. Bereken hoe ver de rotswand die het geluid terugkaatst, van je is verwijderd. De gemiddelde snelheid van geluid door lucht is 340 m/s.

Bij een test in een zwembad met zoet water meet de sonar een tijdsverschil van 0,05 seconde tussen zenden en ontvangen. Bereken de afstand tussen de sonar en de zwemmer.

 gemiddelde snelheid

s=v x t

     v=s / t

t=s / v

               

Nog een keer rekenen

Kapitein Iglo maakt zich zorgen over de diepte van het water op de plek waar hij vaart.

Hij doet met behulp van SONAR een dieptemeting.

Het signaal dat hij uitzendt wordt na 0,05 seconde

terug ontvangen. Hoe diep is de zee?

1. Wat weten we?
   t (tijd) = 0,05 s
   v (geluidsnelheid) = 1510 m/s (BINAS, zeewater)
2. Wat moeten we uitrekenen?
   s (De afstand die het geluid aflegt)
3. Welke formule kunnen we gebruiken?
   s = v x t
4. Omschrijven (hoeft niet)
5. Invullen
   s = 1510 x 0,05 = 75m
6. Is dat het antwoord op de vraag?
   Nee, het geluid moet naar de bodem en terug naar het schip. De diepte = 75 : 2 = 37,5m

Gegeven

v = 1510 m/s

t = 0,5s

Gevraagd

afstand s

Formule

s = v x t

Berekening

s = v x t

s = 1510 x 0,5

s = 755

s = 755 : 2 = 377,5

Antwoord

s = 377,5m

Geluid maken en horen

• Rekenen met geluid.

Een geluid gaat in 0,012 seconden door een voorwerp van 0,6 meter dikte.

Bereken de geluidsnelheid door deze stof.

                                           m/s

v=​t​​s​​=​0,012​​0,6​​=50

Frequentie berekenen

Frequentie: aantal trillingen per seconde

Trillingstijd: de tijd van één trilling

Ik kan uit het beeld van de oscilloscoop een trillings-tijd halen en daarmee de frequentie berekenen.

Welke informatie 

heb je nodig?

Trillingstijd

Als je weet wat de trillingstijd is, kun je de frequentie berekenen met de volgende formule:

1/trillingstijd = frequentie 

2/1000 = 0.002 s

1/0.002 = 500 Hz

De toonhoogte/frequentie is 500 Hz

Frequentie berekenen

Hiernaast zie je een scoopbeeld van de toonhoogte van een saxofoon. 

Elk hokje komt overeen met een tijd van 1 ms. Bereken de frequentie in Hz van dit signaal. 

Bereken de frequentie

Neem je schrift er bij en ga de frequentie berekenen van het oscilloscoop beeld 

De tijdbasis staat ingesteld op 0,04 ms/div.

Kunnen wij mensen dit geluid horen?