§8.4 Geluidssterkte en frequentie (mavo/havo)

• newEditor
• Natuur- en scheikunde
• Middelbare school
• vmbo t, havo

Introductie

Leerlingen leren hoe frequentie en toonhoogte samenhangen, rekenen met frequentie in Hz en kHz, koppelen amplitude aan geluidssterkte in decibel en leren gehoorschade voorkomen. Les bij Nova NaSk MAX 1|2 deel B, hoofdstuk 8 Licht en geluid, paragraaf 8.4, mavo/havo leerjaar 2. Met startvraag, theorie, opdrachten Kennis en Toepassing, een Verderkijker en de checklist leerdoelen.

8

Licht en geluid

Paragraaf 8.4

Geluidssterkte en frequentie

Een vleermuis roept de hele nacht, maar jij hoort niets. Wat bepaalt of geluid hoog, laag, hard of zacht is?

Gemaakt bij Nova NaSk MAX 1|2, deel B, mavo/havo

mavo/havo

Les bij Nova NaSk MAX 1|2, deel B, hoofdstuk 8 Licht en geluid, paragraaf 8.4 Geluidssterkte en frequentie. Ongeveer 40 minuten, leerjaar 2 mavo/havo. Image credit: LessonUp Image credit: Omslag Nova NaSk 1|2 deel B mavo/havo, Malmberg

Hoofdstuk 8

Paragraaf 8.4

8.4  Geluidssterkte en frequentie

Leerdoelen

8.4.1

Je kunt uitleggen hoe frequentie en toonhoogte samenhangen.

8.4.2

Je kunt rekenen met frequentie in Hz en kHz.

8.4.3

Je kunt uitleggen hoe amplitude en geluidssterkte samenhangen.

8.4.4

Je kunt uitleggen hoe gehoorschade ontstaat en hoe je die voorkomt.

Practica en vaardigheden

V A A R D I G H E I D

Rekenen met frequentie en kHz omrekenen

De leerdoelen staan in het boek bovenaan de paragraaf. Aan het eind van de les komen ze terug in de checklist. Image credit: LessonUp

Hoofdstuk 8

Paragraaf 8.4

Foto: Barracuda1983 (CC BY-SA 3.0)

Startvraag

Jagen in het donker

Deze vleermuis vindt muggen in het pikkedonker. Hij gebruikt daarvoor geluid.

Waarom hoor jij dat geluid niet?

A

De toon is te laag voor mensen.

B

Het geluid is te zacht voor mensen.

C

De toon is te hoog voor mensen.

D

Het geluid gaat alleen door water.

Let op: dit is een keuzeparagraaf. Geluid staat niet in de nieuwe kerndoelen, maar het boek biedt het aan als keuze. Kies zelf of je deze les met de klas doet. Vleermuizen roepen met ultrageluid: tonen boven 20 000 Hz, te hoog voor het menselijk oor. Wie B kiest, verwart toonhoogte met geluidssterkte. Dat verschil is precies waar deze les over gaat. Image credit: Barracuda1983, Wikimedia Commons (CC BY-SA 3.0)

Hoofdstuk 8

Paragraaf 8.4

Frequentie en toonhoogte

De frequentie is het aantal trillingen per seconde. De eenheid is hertz (Hz). Hoe hoger de frequentie, hoe hoger de toon.

Langere stemvorken en snaren trillen langzamer: ze geven een lagere toon. Een kortere, dunnere of strakkere snaar trilt sneller en klinkt hoger.

Op de stemvorken op de foto staat de frequentie gestempeld. De langste, rechts, trilt met 288 Hz en geeft de laagste toon. Image credit: K.Venkataramana, Wikimedia Commons (CC0) Image credit: LessonUp

Hoofdstuk 8

Paragraaf 8.4

Frequentie berekenen

frequentie = aantal trillingen : tijd

f = aantal : t

grootheid

symbool

eenheid

frequentie

f

Hz

tijd

t

s

1 Hz betekent: 1 trilling per seconde. Een toon van 440 Hz trilt dus 440 keer per seconde.

Laat leerlingen de formule ook omdraaien: aantal trillingen = f x t. Die hebben ze straks nodig bij de vleermuis. Image credit: LessonUp

Hoofdstuk 8

Paragraaf 8.4

Voorbeeldopdracht 1

Een stemvork trilt in 0,5 s precies 220 keer. Bereken de frequentie.

gegeven

aantal trillingen = 220

t = 0,5 s

gevraagd

f in Hz

uitwerking

f = aantal : t

f = 220 : 0,5 = 440

antwoord

De frequentie is 440 Hz.

440 Hz is de toon waarop veel orkesten stemmen. Wie 110 antwoordt, heeft vermenigvuldigd met 0,5 in plaats van gedeeld. Image credit: LessonUp

Hoofdstuk 8

Paragraaf 8.4

Hertz en kilohertz

1 kHz = 1000 Hz. Mensen horen van ongeveer 20 Hz tot 20 kHz. Daarboven zit ultrageluid, daaronder infrageluid.

kHz

Hz

x 1000

: 1000

Voorbeeld: 20 kHz x 1000 = 20 000 Hz

Voorbeeld: 440 Hz : 1000 = 0,44 kHz

Hoe ouder je wordt, hoe lager je bovengrens. Veel volwassenen horen de hoogste tonen die tieners nog horen al niet meer. Image credit: LessonUp

Reken om of bereken. Vul de getallen in.

Hoofdstuk 8

Paragraaf 8.4

Opdrachten Kennis

1

18 kHz = 18 000 Hz

2500 Hz = 2,5 kHz

600 trillingen in 2 s geeft een frequentie van 300 Hz

18 000

2,5

300

18

2 500 000

1200

18 x 1000 = 18 000 Hz; 2500 : 1000 = 2,5 kHz; 600 : 2 = 300 Hz. De afleiders ontstaan als je de verkeerde kant op rekent.

Hoofdstuk 8

Paragraaf 8.4

Amplitude en geluidssterkte

Hoe groter de uitwijking van een trilling, hoe harder het geluid. Die grootste uitwijking heet de amplitude. Op een oscilloscoop zie je een harder geluid als hogere golven en een hogere toon als golven die dichter op elkaar zitten.

De geluidssterkte meet je met een decibelmeter, in decibel (dB). Fluisteren is ongeveer 30 dB, praten 60 dB en een concert 100 dB of meer.

Laat met een toongenerator-app en een oscilloscoop-app op twee telefoons zien hoe het beeld verandert als u de toon hoger of het geluid harder zet. Image credit: LessonUp

Hoofdstuk 8

Paragraaf 8.4

Gehoorschade

Hoe ontstaat het?

Te hard of te lang geluid beschadigt de haarcellen in je slakkenhuis. Boven 80 dB loop je bij lang luisteren risico. Kapotte haarcellen herstellen niet.

Zo voorkom je het

Zet het geluid zachter, houd afstand tot de boxen, neem pauzes en draag oordopjes bij concerten. Oorsuizen na een avond uit is een waarschuwing.

Vraag wie er weleens oorsuizen heeft gehad na een feest of concert. Dat piepen of suizen heet tinnitus; soms gaat het niet meer weg. Image credit: LessonUp

Hoofdstuk 8

Paragraaf 8.4

Opdrachten Toepassing

2

Een vleermuis roept met een frequentie van 45 kHz. Hoeveel trillingen maakt dat geluid in 0,01 s?

45 kHz = 45 000 Hz. Aantal trillingen = f x t = 45 000 x 0,01 = 450. Wie 0,45 antwoordt, is vergeten kHz om te rekenen naar Hz.

Hoofdstuk 8

Paragraaf 8.4

Opdrachten Toepassing

★ 3

Een hondenfluitje maakt 50 trillingen in 0,002 s. Mensen horen tot 20 kHz, honden tot ongeveer 45 kHz. Wie hoort het fluitje?

A

alleen de eigenaar

B

de hond en de eigenaar

C

geen van beiden

D

alleen de hond

Steropdracht. f = 50 : 0,002 = 25 000 Hz = 25 kHz. Dat is boven 20 kHz, dus mensen horen het niet. Het is onder 45 kHz, dus de hond wel.

Hoofdstuk 8

Paragraaf 8.4

V E R D E R K I J K E R

Van zacht naar hard

Zet de geluiden op volgorde, van de laagste naar de hoogste geluidssterkte.

1

druk verkeer

2

ritselende bladeren

3

een opstijgende straaljager, dichtbij

4

een gesprek

5

fluisteren

6

een popconcert

Ter vergelijking: ritselende bladeren ongeveer 20 dB, fluisteren 30 dB, een gesprek 60 dB, druk verkeer 80 dB, een popconcert 100 tot 110 dB en een opstijgende straaljager van dichtbij meer dan 130 dB. Rond 120 tot 130 dB doet geluid pijn.

Hoofdstuk 8

Paragraaf 8.4

Checklist leerdoelen

Welk leerdoel vind je nog het lastigst?

1

8.4.1 Frequentie en toonhoogte

2

8.4.2 Rekenen met frequentie

3

8.4.3 Amplitude en geluidssterkte

4

8.4.4 Gehoorschade voorkomen

5

Ik kan ze allemaal

In het boek sluit elke paragraaf af met de checklist leerdoelen. Gebruik de uitslag om te kiezen wat je de volgende les herhaalt.

8.4

Klik hier

voor meer kant-en-klare themalessen

Image credit: LessonUp