Staande golven en muziek (Natuurkunde havo), les 3: Terugblik quiz

• New lesson editor
• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 4,5

Introduction

Terugblik quiz met 11 vragen over staande golven in snaren en buizen: knopen en buiken, grondtoon en boventonen, open en dichte uiteinden en rekenen met v = f·λ.

Orgelpijpen van verschillende lengte (foto: Elflin, CC BY-SA 4.0)

EXAMENSTOF · B1 · STAANDE GOLVEN

Quiz

Terugblik: Staande golven en muziek

Les 3 van 3. Leerlingen beantwoorden individueel; bespreek na elke paar vragen kort de antwoorden. Image credit: Elflin / Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

Waardoor ontstaat een staande golf in een snaar?

A

Een golf en zijn terugkaatsing lopen door elkaar

B

De snaar wordt harder gespannen

C

Twee golven hebben een andere snelheid

D

De golf wordt aan het uiteinde gedempt

Syllabus B1.4. Een staande golf is de som van de heenlopende en de teruggekaatste golf. Verwachte fout: denken dat de spanning de oorzaak is.

Hoeveel knopen heeft de grondtoon in een buis met één dicht uiteinde?

A

Twee knopen

B

Geen knopen

C

Eén knoop

D

Drie knopen

Syllabus B1.4. De grondtoon heeft alleen een knoop aan het dichte uiteinde en een buik aan het open uiteinde. Verwachte fout: twee kiezen door ook het open uiteinde mee te tellen.

Zet op volgorde, van lage naar hoge frequentie

1

1e boventoon

2

Grondtoon

3

3e boventoon

4

2e boventoon

Syllabus B1.4. Het gaat om dezelfde snaar. De frequenties zijn 1, 2, 3 en 4 keer de grondtoon, want de golflengte wordt steeds kleiner bij gelijke v.

Een dwarsfluit (open buis) geeft als grondtoon 2,6·10² Hz. Hoe lang is de buis? (v = 343 m/s)

A

1,3 m

B

0,66 m

C

0,33 m

D

0,99 m

Syllabus B1.4. λ = v/f = 343/2,6·10² = 1,32 m. Bij twee open uiteinden is L = ½λ = 0,66 m. Verwachte fouten: 1,3 m (L = λ), 0,33 m (L = ¼λ, alsof de buis dicht is), 0,99 m (L = ¾λ).

Vul in

Een vast uiteinde van een snaar is een knoop en een open uiteinde van een buis is een buik van de staande golf.

knoop

buik

grondtoon

boventoon

Syllabus B1.4. Randvoorwaarden: vast uiteinde knoop, open uiteinde buik. Verwachte fout: het omdraaien.

Hoeveel buiken heeft de 3e boventoon van een snaar?

Syllabus B1.4. Grondtoon 1 buik, 1e boventoon 2, 2e boventoon 3, 3e boventoon 4 buiken. Verwachte fout: 3 antwoorden.

Een gedekte pijp heeft grondtoon f. Welke boventonen horen erbij?

A

2f en 3f

B

2f en 4f

C

3f en 4f

D

3f en 5f

Syllabus B1.4. Bij één dicht uiteinde passen ¼λ, ¾λ, 5/4λ in de buis: λ = 4L, 4L/3 en 4L/5, dus frequenties f, 3f en 5f. Verwachte fout: 2f en 3f, zoals bij een snaar.

Een gitarist raakt de snaar licht aan in het midden en tokkelt. Welke toon klinkt?

A

De grondtoon (zelfde frequentie)

B

De 2e boventoon (drievoudige frequentie)

C

Geen toon, want de snaar staat stil

D

De 1e boventoon (dubbele frequentie)

Syllabus B1.4. Door het aanraken moet er in het midden een knoop zitten. Dat past bij de 1e boventoon, met 2 buiken en een knoop in het midden. Verwachte fout: grondtoon kiezen, die heeft juist een buik in het midden.

Een snaar van 0,72 m geeft als grondtoon 1,2·10² Hz. Bereken v in de snaar.

A

86 m/s

B

1,7·10² m/s

C

3,5·10² m/s

D

1,2·10⁻² m/s

Syllabus B1.3 en B1.4. λ = 2L = 1,44 m. v = f·λ = 1,2·10² · 1,44 = 173 m/s, dus 1,7·10² m/s. Verwachte fouten: 86 m/s (f maal L), 3,5·10² m/s (λ = 4L), 1,2·10⁻² m/s (λ gedeeld door f).

Twee open pijpen met dezelfde v, de ene langer. Welke klinkt lager en waarom?

A

De langste: grotere λ, dus grotere f

B

De kortste: kleinere λ, dus kleinere f

C

De langste: grotere λ, dus kleinere f

D

Beide even hoog: v is gelijk

Syllabus B1.4. Voor de grondtoon geldt λ = 2L en f = v/λ. Een grotere L geeft een grotere λ en bij gelijke v een kleinere f. Verwachte fout: denken dat een langere pijp hoger klinkt.

Op een snaar is de afstand van een knoop tot de dichtstbijzijnde buik 15 cm. Wat is λ?

A

0,60 m

B

0,30 m

C

0,15 m

D

0,45 m

Syllabus B1.4. Een knoop en de dichtstbijzijnde buik liggen ¼λ uit elkaar: λ = 4·15 cm = 60 cm = 0,60 m. Verwachte fout: 0,30 m (de afstand als ½λ nemen).

Hoe zeker voel je je over dit onderwerp?

1

Heel zeker

2

Redelijk zeker

3

Niet zo zeker

4

Helemaal niet zeker

Gebruik de uitslag om te bepalen of je een onderdeel herhaalt.

EXAMENSTOF · B1 · STAANDE GOLVEN

Goed gedaan!

Je kunt nu met een tekening laten zien waarom een snaar of buis alleen bij bepaalde golflengtes en frequenties klinkt. Dat is de basis van elk muziekinstrument.