H8.3 B2HV Geluidssterkte

• Nask / Techniek
• Middelbare school
• havo, vwo
• Leerjaar 1

• Je schrift 
  
• Pen en potlood 
• Rekenmachine

Pak alvast:

Wat gaan we deze les doen?

1. Herhaling: Rekenopdrachten H8.2                                      (30 min)
2. Uitleg: H8.3 Geluidsterkte                                                      (20 min)
   
3. Zelfstandig: Opdracht 1 t/m 12                                              (20 min)

Je kunt berekeningen maken met trillingstijd en frequentie

Trillingstijd

• De tijd die voor één volledige trilling nodig is, wordt de trillingstijd (T) genoemd. 
• Tijdsbasis: 10 ms/div (division) = ieder hokje 10 ms

Herhaling

Je kunt uitleggen wat de frequentie van een trilling is

Herhaling

Demo 7

Doel: demonstreren hoe geluidstrillingen onderzocht kunnen worden met behulp van een oscilloscoop.

Nodig: oscilloscoop, toongenerator, luidspreker, microfoon, stemvork op klankkast, hamertje, (diverse muziekinstrumenten).

Uitvoering:

– Sluit de toongenerator aan op de oscilloscoop. Stel de toongenerator in op 1 Hz. Stel de tijdbasis van de oscilloscoop in op 0,5 s/div. Op het scherm is dan duidelijk een trillend punt te zien.

– Leg uit dat de uitwijking van het punt bepaald wordt door de grootte van de spanning die de toongenerator levert. Doordat de spanning steeds verandert, beweegt het punt steeds op en neer.

Je kunt berekeningen maken met trillingstijd en frequentie

• De tijd die voor één volledige trilling nodig is, wordt de trillingstijd (T) genoemd. 

Trillingstijd en frequentie

• Frequentie berekenen:
• Als de trillingstijd 0,1 s is, dan gaan er 10 trillingen in 1 seconde. De frequentie is dan 10 Hz. 
• Oftewel: 

frequentie=​trillingstijd​​1​​=​0,1​​1​​=10Hz

f=​T​​1​​

Herhaling

• De frequentie is het aantal trillingen per seconde
• Eenheid = Hertz (Hz)

Oefenopdrachten H8.2

1. Schrijf je berekening altijd op in 3 stappen
2. Denk aan eenheden (Hz, s) en grootheden (   , T)
3. Klaar? 

       - Log in bij LessonUp

       - Ga naar de les van H8.3

       - Bekijk de video/maak de opdrachten in deze les

       - Klaar met de les? Ga verder met het maken van je huiswerk

f

De tijdbasis is ingesteld op 0,2 ms/div.

Bepaal de frequentie van deze testtoon.

1. f = 200 Hz
2. f = 5 Hz
3. f = 500 Hz
4. f = 1000 Hz

..

Opdracht 8

De tijdbasis is ingesteld op 0,2 ms/div.

Bepaal de frequentie van deze testtoon.

Hoeveel trillingen zal Julia op het scherm zien als ze de tijdbasis instelt op 1 ms/div?

1. 2
2. 5
3. 10
4. 20

Bereken de trillingstijd van een trilling met een frequentie van 50 Hz

1. T = 0,020 s
2. T = 5,0 s
3. T = 0,050 s
4. T = 2,0 s

Op een stemvork staat ‘440 Hz’. Bereken de trillingstijd van deze stemvork in milliseconden.

1. T = 0,023 s
2. T = 2,3 ms
3. T = 0,44 ms
4. T = 0,044 s

Een hoge pieptoon heeft een trillingstijd van 0,25 ms. Bereken de frequentie in kilohertz.

1. T = 0,023 s
2. T = 2,3 ms
3. T = 0,44 ms
4. T = 0,044 s

Zelfstandig

1. Bekijk de video en maak de opdrachten

02:34

Welke golf geeft een lage toon en een hard geluid?

1. A
2. B
3. C
4. D

04:42

Welke eenheid gebruik je voor geluidssterkte?

05:00

Leg in je eigen woorden uit wat de gehoorgrens is

08:30

Hoe sterk moet een toon van 100 Hz minstens zijn om gehoord te kunnen worden?

1. 10 dB
2. 20 dB
3. 122 dB
4. 0 dB

10:28

Je kunt berekeningen maken met het verband tussen geluidssterkte en het aantal geluidsbronnen.

11:36

Daan, Engie, Amber en Thomas vormen een trompetkwartet. 

Tijdens een concert speelt Engie een solo.

Op 5 m afstand van haar trompet wordt een geluidssterkte van 70 dB gemeten.

Daan, Amber en Thomas vallen in.

Ze spelen alle vier hetzelfde muziekstuk op hun trompet.

Hoe groot is de geluidssterkte op 5 m afstand van de vier trompetten?

Antwoord

1 = 70 dB (Engie)

2 = 73 dB (Engie + Daan)

4 = 76 dB (Engie + Daan + Amber + Thomas

11:36

Daan, Engie, Amber en Thomas vormen een trompetkwartet.
Op 5 m afstand van hun trompetten wordt een geluidssterkte van 80 dB gemeten.
Daan en Thomas houden op met spelen.
Hoe groot is de geluidssterkte op 5 m afstand van de twee overgebleven trompetten?

1. 68
2. 71
3. 74
4. 77

11:36

Daan, Engie, Amber en Thomas vormen een trompetkwartet. Tijdens een concert speelt Engie een solo.
Op 5 m afstand van haar trompet wordt een geluidssterkte van 70 dB gemeten.
Daan, Amber en Thomas vallen in.
Ze spelen alle vier hetzelfde muziekstuk op hun trompet.
Hoe groot is de geluidssterkte op 5 m afstand van de vier trompetten?

1. 65
2. 73
3. 76
4. 79

11:36

Daan, Engie, Amber en Thomas vormen een trompetkwartet.

Op 5 m afstand van hun trompetten wordt een geluidssterkte van 80 dB gemeten.

Daan en Thomas houden op met spelen.

Hoe groot is de geluidssterkte op 5 m afstand van de twee overgebleven trompetten?

Antwoord:

4 = 80 dB (Daan, Engie, Amber en Thomas)

2 = 77 dB (Engie en Amber)

11:56

Deze oordopjes verlagen het geluid 32 keer. Hoeveel decibel lager is dit?

1. -32
2. -16
3. -15
4. -8

08:30

Een toon heeft een sterkte van 20 dB en een frequentie van 5000 Hz
Kun je die toon horen?

1. Ja
2. Nee
3. Geen idee

08:30

Een toon heeft een sterkte van 20 dB en een frequentie van 50 Hz.
Kun je die toon horen?

1. Ja
2. Nee
3. Geen idee

04:42

Met welk apparaat kun je de geluidssterkte meten?

02:34

Welke golf geeft een hoge toon en een hard geluid?

1. A
2. B
3. C
4. D

02:34

Welke golf geeft een lage toon en een zacht geluid?

1. A
2. B
3. C
4. D

02:34

Welke golf geeft een hoge toon en een zacht geluid?

1. A
2. B
3. C
4. D

Zelfstandig

1. Lees de volgende slides zelfstandig door
2. Maak de opdrachten die tijdens de slides voorbij komen (in je schrift) 

Je kunt uitleggen wat het verband is tussen de geluidssterkte en de amplitude van een trilling

Geluidssterkte en Amplitude

• De geluidssterkte geeft aan hoe hard het geluid is dat door de geluidsbron wordt geproduceerd;

Demo 10 - verband tussen de amplitude van een geluidstrilling en de sterkte van het geluid.

Sluit de microfoon aan op de oscilloscoop. Zet de stemvork voor de microfoon. Sla de stemvork aan. Vraag aan de leerlingen wat ze opvalt aan het geluid en aan het beeld op het scherm van de oscilloscoop.

Eventueel kun je ook laten zien hoe de oscilloscoop andere tonen weergeeft die langzaam wegsterven (zoals het geluid van een aangeslagen gitaarsnaar).

Je kunt uitleggen wat het verband is tussen de geluidssterkte en de amplitude van een trilling

Geluidssterkte en Amplitude

• De geluidssterkte geeft aan hoe hard het geluid is dat door de geluidsbron wordt geproduceerd;
• De afstand tussen het midden van de trillingen en hun uiterste stand = de amplitude van de trillingen;
• De geluidssterkte wordt bepaald door de amplitude. Hoe harder een geluid, hoe groter de amplitude. Als het geluid wegsterft, wordt de amplitude nul.

Je kunt uitleggen hoe de geluidssterkte afhangt van de afstand tot de geluidsbron.

Geluidssterkte 

• De eenheid van geluidssterkte is de decibel (dB);
• 0 dB is de gehoordrempel. (Dat betekend niet dat er geen geluid is)
• De geluidssterkte meet je met een Decibelmeter
• Geluidsterkte hangt af van de afstand tot de geluidsbron -> dichterbij de bron meet je een grotere geluidssterkte. 

Je kunt beschrijven dat de gehoordrempel en de pijngrens afhangen van de frequentie 

• De gehoordrempel is de geluidssterkte waarbij je het geluid net begint te horen;
• De gehoordrempel hangt dus af van de frequentie;
• Je gehoor is het meest gevoelig voor tonen rond 4000 Hz
• Ook je pijngrens hangt af van de frequentie.

Gehoordrempel en pijngrens 

Je kunt uitleggen wat het verschil is tussen de dB(A) en de dB-schaal.

• Omdat de gevoeligheid van je oren niet hetzelfde is voor alle frequenties, hebben decibelmeters een A-filter;
• Dit filter maakt de meter minder gevoelig voor lage en erg hoge frequenties;
• De meter kan zo de geluidssterkte nabootsen zoals we die met onze oren waarnemen.

dB(A) en dB-schaal

Je kunt berekeningen maken met het verband tussen geluidssterkte en het aantal geluidsbronnen

Rekenen met decibellen

• Als het aantal geluidsbronnen verdubbelt, wordt het geluid niet twee keer zo luid!
• De decibelschaal sluit aan bij hoe mensen geluid waarnemen

Demo - hoeveel decibel per extra stem

Je kunt berekeningen maken met het verband tussen geluidssterkte en het aantal geluidsbronnen

Rekenen met decibellen

• Als het aantal geluidsbronnen verdubbelt, wordt het geluid niet twee keer zo luid!
• De decibelschaal sluit aan bij hoe mensen geluid waarnemen

Als het aantal geluidsbronnen twee keer zo groot wordt, neemt de geluidsterkte met 3 dB toe

• Je kunt deze regel alleen gebruiken als alle geluidsbronnen (ongeveer) evenveel geluid maken en op (ongeveer) dezelfde afstand staan.

Je kunt berekeningen maken met het verband tussen geluidssterkte en het aantal geluidsbronnen.

Je kunt uitleggen hoe een audiogram gemaakt wordt

Audiogrammen

• Een grafiek waarop je kunt zien hoe jou gehoor functioneert, vergeleken met een normaal gehoor. 
• De groene lijn is een perfect normaal gehoor
• De rode lijn is van iemand die afwijkingen toont tot 50 dB

Je kunt uitleggen hoe een audiogram gemaakt wordt

Audiogrammen

• Een grafiek waarop je kunt zien hoe jou gehoor functioneert, vergeleken met een normaal gehoor. 
• De groene lijn is een perfect normaal gehoor
• De rode lijn is van iemand die afwijkingen toont tot 50 dB

Bij de test krijg je een toon te horen via een koptelefoon, bijvoorbeeld van 250 Hz. Eerst is die toon onhoorbaar zacht, maar daarna wordt hij steeds luider. Op het moment dat je de toon kunt horen, geef je een teken aan de audioloog. Zo wordt je gehoordrempel voor een toon van 250 Hz bepaald (de geluidssterkte waarbij je die toon net kunt horen). Daarna gebeurt hetzelfde voor een aantal andere frequenties.

Je kunt berekeningen maken met het verband tussen geluidssterkte en het aantal geluidsbronnen.

Rekenen met decibellen

Op 10 m afstand van een concertpodium is de geluidsterkte van een piano 72 dB. Één violist produceert op dezelfde afstand een geluidsterkte van 60 dB. 

De componist van een muziekstuk wil dat de vioolpartij even hard klinkt als de piano. 

Hoeveel violisten moet hij laten spelen?

Maak deze opdracht in je schrift.

Als het aantal geluidsbronnen twee keer zo groot wordt, neemt de geluidsterkte met 3 dB toe.

Je kunt berekeningen maken met het verband tussen geluidssterkte en het aantal geluidsbronnen.

Rekenen met decibellen

In een voetbalstadion wordt op de middenstip de geluidssterkte gemeten. Als er duizend mensen aan het juichen zijn, geeft de decibelmeter 80 dB aan.

Schat hoe groot de geluidssterkte ongeveer zal zijn als er honderdduizend mensen aan het juichen zijn.

Maak deze opdracht in je schrift.

Je kunt berekeningen maken met het verband tussen geluidssterkte en het aantal geluidsbronnen.

Rekenen met decibellen

Op 10 m afstand van een concertpodium is de geluidsterkte van een piano 72 dB. Één violist produceert op dezelfde afstand een geluidsterkte van 60 dB. 

De componist van een muziekstuk wil dat de vioolpartij even hard klinkt als de piano. 

Hoeveel violisten moet hij laten spelen?

Antwoord:

1 = 60 dB

2 = 63 dB

4 = 66 dB

8 = 69 dB

16 = 72 dB

Als het aantal geluidsbronnen twee keer zo groot wordt, neemt de geluidsterkte met 3 dB toe.

Je kunt berekeningen maken met het verband tussen geluidssterkte en het aantal geluidsbronnen.

Rekenen met decibellen

In een voetbalstadion wordt op de middenstip de geluidssterkte gemeten. Als er duizend mensen aan het juichen zijn, geeft de decibelmeter 80 dB aan.

Schat hoe groot de geluidssterkte ongeveer zal zijn als er honderdduizend mensen aan het juichen zijn.

Antwoord:

1000 = 80 dB
2000 = 83 dB

4000 = 86 dB

8000 = 89 dB

16000 = 92 dB

32000 = 95 dB

64000 = 98 dB

128000 = 101 dB

Ongeveer 100 dB want: 

64000 = 3 dB 

1 dB = 64000/3 = 21333 dB

128000 - 21333 = 106667 mensen

106667 = 100 dB

100000 ≈ 100 dB

Aan de slag!

1. Zelfstandig: Opdracht 1t/m 12                                              (30 min)

Schrijf 3 dingen op die je deze les hebt geleerd.

Stel 1 vraag over iets dat je nog niet zo goed hebt begrepen.