wetenschappen & techniek
niet-levende natuur en techniek
geluid
1. wat is geluid?
● is er altijd en overal
● = lucht die trilt / golven (drukgolf)
○ door beweging ontstaan er kleine veranderingen in de luchtdruk, waardoor de lucht begint te
trillen. (trillingen = golven = geluid)
○ zonder lucht horen we niet, er is een middenstof nodig waardoor trillingen zich kunnen
verplaatsen van de geluidsbron naar jouw oor
■ geluid dat zich voortplant in het water is veel verder hoorbaar dan geluid dat zich
voortplant in de lucht
○ geluidsgolven in de lucht kan je voorstellen als golven in het water
■ hoe groter de golf, hoe harder het geluid°
■ hoe meer golven, hoe hoger geluid*
→ golven (eigen snelheid) die zich door middenstof voortplanten
verdieping
Een bekende Canadese wetenschapper die onderzoek doet naar geluidswaarneming maakte een illustratie
waarin de complexiteit van horen uitgelegd werd.
● gehoor + hersenen zorgen ervoor dat uit geluidsgolven
○ de identificatie van het geluid
○ de plaats van de geluidsbron kan afgeleid worden
(Stel je een groot meer voor waarin van alles gebeurt. Er wordt in gezwommen, gevaren, het waait, er leven
dieren in water/op oevers... → Al deze zaken veroorzaken golfbewegingen in het water die steeds verder
uitdeinen. Aan een van de oevers worden twee smalle kanaaltjes gegraven, waarin water kan lopen. Op het
water van deze kanaaltjes worden 2 plastic vliezen gespannen. Door beweging in water zullen deze vliezen mee
op en neer bewegen. Door naar bewegingen vliezen te kijken, wordt er afgeleid wat er allemaal op het meer
gebeurt. (meer = lucht in omgeving) (plastic vliezen = trommelvliezen)
→ onze hersenen bundelen al deze gegevens en identificeren + lokaliseren alles)
1
, 2. Welke eigenschappen heeft geluid?
frequentie / trillingstijd
● = geluid van aantal trillingen per seconde door de middenstof
○ eenheid = hertz (Hz) = … keer heen en weer
● wat je hoort, wordt bepaald door samenwerking tss trommelvlies en hersenen
● geluid kan je zichtbaar maken via oscilloscoop
○ laat golfbewegingen van het geluid van links naar rechts over een scherm lopen
○ de afstand tss twee pieken = een periode (of golflengte)
○ het aantal periodes dat je in één seconde meet = frequentie
■ hoe hoger de frequentie, hoe hoger de toon die je hoort*
● frequentiebereik
○ heel hoge of lage tonen kan je niet horen, je hoort meestal tss 20-20.000 Hz
○ oud: je frequentiebereik verandert, je hoort hoge tonen minder goed
○ dieren anders dan mensen
verdieping
● ultrasone geluiden:
○ hogere frequentie dan 20.000 Hz
○ mensen kunnen dit niet horen, dieren wel
○ dolfijnen & vleermuizen: echo v. ultrasone geluiden = omgeving verkennen
● infrasone geluiden:
○ lagere frequentie dan 20 Hz
○ mensen kunnen dit niet horen, dieren wel (bv. olifanten)
amplitude
● de afstand tss de nullijn en de top van een golf (grootte trillingen)
● hoe harder het geluid, hoe groter de golven in de omringende lucht worden°
○ hoe hoger/lager de golven → hoe groter/kleiner de amplitude, hoe stiller/luider het geluid
● sterkte geluid meten → decibelmeter
○ meet geluidsdruk v.e. golf in decibel (dB)
● gehoordrempel
○ de geluidssterkte waarbij je het (zachtste) geluid (dat een persoon kan horen) net begint te
horen
○ waarnemen met geluidsdruk van ongeveer 20 μPa = 0,00002 Pa
■ internationaal: gehoordrempel bij 20 μPa voor frequentie van 1000 HZ gelijkgesteld
met geluidssterkte 0 dB
■ decibelmeter vergelijkt geluidssterkte van elk geluid met dit punt
2
, ○ lage tonen = gehoordrempel hoger dan hoge tonen
○ pijngrens: 134 dB → je hoort het, maar doet pijn
toonhoogte
● karakteriseert een geluid in termen van laag en hoog
● subjectief en voor iedereen verschillend
● toonhoogte (subjectieve ervaring) en frequentie (fysische grootheid) niet hetzelfde!
● waargenomen toonhoogte is afhankelijk van
○ intensiteit
○ duur geluid
○ omgevingsgeluid
● frequentie wordt hoger → geluid = hoger
○ bv gitaar: dikkere/langere snaren = lagere tonen
■ hoe strakker = hoe hoger → spanning
verdieping
● je hoort lage en hoge tonen niet allemaal even luid
● iedereen heeft een andere voorkeur voor bepaalde toonhoogten (sommigen voorkeur hoog/laag)
○ daarom handig dat je geluidsinstallatie zelf kan regelen via toonregelaar/equalizer
■ muziek klinkt te schel? → verzwak hoge tonen
■ maakt alle geluiden even sterk
● nodig, want geluidsinstallaties en -boxen klinken allemaal anders of ruimte
heeft andere akoestiek
klankkleur
● of timbre
● = het karakteristieke geluid van een muziekinstrument
● bv piano, gitaar
○ klankkast, materiaal … anders
■ in volksliederen specifieke instrumenten → specifieke klankkleur → drm Aziatische,
Afrikaanse muziek anders dan westerse muziek
● bv zangstem
○ andere trillingsfrequentie voor zelfde toon
3
, enkele vragen van in de ppt:
● Hoe zorgt welke eigenschap voor het breken van glas via geluid?
● juiste, dezelfde frequentie/trillingen zoeken
● Hoe werkt een microfoon?
● zet geluidsgolven om in elektrisch signaal
● luidsprekers zetten signaal om in geluidsgolven
● Hoor je geluid in de ruimte?
● nee, geluid plant zich niet voort in een vacuüm
3. verplaatsing van geluid
weetje: de hoogste snelheden worden gehaald in vaste stoffen
bekend vb van verschil in snelheid van geluid is helium
● helium inademen = stem hoog
○ geluidssnelheid in helium = 3x groter dan geluidssnelheid in lucht
○ helium = lichter dan lucht en daardoor gaan stembanden, die gewend zijn aan lucht, harder
trillen dan gewoonlijk → helium stem totdat helium uit luchtwegen is
3 fenomenen:
→ goed verklaren + verschil er tussen duiden
1. het dopplereffect
● bv sirene auto verandert wanneer auto voorbij rijdt
● ontstaat doordat geluidsbron zich verder beweegt en niet stilstaat
○ telkens als sirene een volgende geluidsgolf produceert, is auto al verder in dezelfde richting
v.d. geluidsgolf
○ hoe hoger de snelheid auto, hoe korter afstand tussen de twee opeenvolgende geluidsgolven
■ de tijd wordt ook korter tss 2 golven en de frequentie dus hoger
● want auto met sirene is niet meer op plaats dan toen sirene de eerste
geluidsgolf uitstuurde
● de eerste golf had ook enkele ogenblikken nodig om deze plek te bereiken
→ hierdoor stijgt frequentie v.h. geluid met snelheid van auto
afbeelding:
frequentie is hoger vOOr auto → de geluidsgolven volgen elkaar sneller op en dus
klinkt sirene hoger
frequentie is kleiner achter auto → geluid/sirene klinkt lage
4
niet-levende natuur en techniek
geluid
1. wat is geluid?
● is er altijd en overal
● = lucht die trilt / golven (drukgolf)
○ door beweging ontstaan er kleine veranderingen in de luchtdruk, waardoor de lucht begint te
trillen. (trillingen = golven = geluid)
○ zonder lucht horen we niet, er is een middenstof nodig waardoor trillingen zich kunnen
verplaatsen van de geluidsbron naar jouw oor
■ geluid dat zich voortplant in het water is veel verder hoorbaar dan geluid dat zich
voortplant in de lucht
○ geluidsgolven in de lucht kan je voorstellen als golven in het water
■ hoe groter de golf, hoe harder het geluid°
■ hoe meer golven, hoe hoger geluid*
→ golven (eigen snelheid) die zich door middenstof voortplanten
verdieping
Een bekende Canadese wetenschapper die onderzoek doet naar geluidswaarneming maakte een illustratie
waarin de complexiteit van horen uitgelegd werd.
● gehoor + hersenen zorgen ervoor dat uit geluidsgolven
○ de identificatie van het geluid
○ de plaats van de geluidsbron kan afgeleid worden
(Stel je een groot meer voor waarin van alles gebeurt. Er wordt in gezwommen, gevaren, het waait, er leven
dieren in water/op oevers... → Al deze zaken veroorzaken golfbewegingen in het water die steeds verder
uitdeinen. Aan een van de oevers worden twee smalle kanaaltjes gegraven, waarin water kan lopen. Op het
water van deze kanaaltjes worden 2 plastic vliezen gespannen. Door beweging in water zullen deze vliezen mee
op en neer bewegen. Door naar bewegingen vliezen te kijken, wordt er afgeleid wat er allemaal op het meer
gebeurt. (meer = lucht in omgeving) (plastic vliezen = trommelvliezen)
→ onze hersenen bundelen al deze gegevens en identificeren + lokaliseren alles)
1
, 2. Welke eigenschappen heeft geluid?
frequentie / trillingstijd
● = geluid van aantal trillingen per seconde door de middenstof
○ eenheid = hertz (Hz) = … keer heen en weer
● wat je hoort, wordt bepaald door samenwerking tss trommelvlies en hersenen
● geluid kan je zichtbaar maken via oscilloscoop
○ laat golfbewegingen van het geluid van links naar rechts over een scherm lopen
○ de afstand tss twee pieken = een periode (of golflengte)
○ het aantal periodes dat je in één seconde meet = frequentie
■ hoe hoger de frequentie, hoe hoger de toon die je hoort*
● frequentiebereik
○ heel hoge of lage tonen kan je niet horen, je hoort meestal tss 20-20.000 Hz
○ oud: je frequentiebereik verandert, je hoort hoge tonen minder goed
○ dieren anders dan mensen
verdieping
● ultrasone geluiden:
○ hogere frequentie dan 20.000 Hz
○ mensen kunnen dit niet horen, dieren wel
○ dolfijnen & vleermuizen: echo v. ultrasone geluiden = omgeving verkennen
● infrasone geluiden:
○ lagere frequentie dan 20 Hz
○ mensen kunnen dit niet horen, dieren wel (bv. olifanten)
amplitude
● de afstand tss de nullijn en de top van een golf (grootte trillingen)
● hoe harder het geluid, hoe groter de golven in de omringende lucht worden°
○ hoe hoger/lager de golven → hoe groter/kleiner de amplitude, hoe stiller/luider het geluid
● sterkte geluid meten → decibelmeter
○ meet geluidsdruk v.e. golf in decibel (dB)
● gehoordrempel
○ de geluidssterkte waarbij je het (zachtste) geluid (dat een persoon kan horen) net begint te
horen
○ waarnemen met geluidsdruk van ongeveer 20 μPa = 0,00002 Pa
■ internationaal: gehoordrempel bij 20 μPa voor frequentie van 1000 HZ gelijkgesteld
met geluidssterkte 0 dB
■ decibelmeter vergelijkt geluidssterkte van elk geluid met dit punt
2
, ○ lage tonen = gehoordrempel hoger dan hoge tonen
○ pijngrens: 134 dB → je hoort het, maar doet pijn
toonhoogte
● karakteriseert een geluid in termen van laag en hoog
● subjectief en voor iedereen verschillend
● toonhoogte (subjectieve ervaring) en frequentie (fysische grootheid) niet hetzelfde!
● waargenomen toonhoogte is afhankelijk van
○ intensiteit
○ duur geluid
○ omgevingsgeluid
● frequentie wordt hoger → geluid = hoger
○ bv gitaar: dikkere/langere snaren = lagere tonen
■ hoe strakker = hoe hoger → spanning
verdieping
● je hoort lage en hoge tonen niet allemaal even luid
● iedereen heeft een andere voorkeur voor bepaalde toonhoogten (sommigen voorkeur hoog/laag)
○ daarom handig dat je geluidsinstallatie zelf kan regelen via toonregelaar/equalizer
■ muziek klinkt te schel? → verzwak hoge tonen
■ maakt alle geluiden even sterk
● nodig, want geluidsinstallaties en -boxen klinken allemaal anders of ruimte
heeft andere akoestiek
klankkleur
● of timbre
● = het karakteristieke geluid van een muziekinstrument
● bv piano, gitaar
○ klankkast, materiaal … anders
■ in volksliederen specifieke instrumenten → specifieke klankkleur → drm Aziatische,
Afrikaanse muziek anders dan westerse muziek
● bv zangstem
○ andere trillingsfrequentie voor zelfde toon
3
, enkele vragen van in de ppt:
● Hoe zorgt welke eigenschap voor het breken van glas via geluid?
● juiste, dezelfde frequentie/trillingen zoeken
● Hoe werkt een microfoon?
● zet geluidsgolven om in elektrisch signaal
● luidsprekers zetten signaal om in geluidsgolven
● Hoor je geluid in de ruimte?
● nee, geluid plant zich niet voort in een vacuüm
3. verplaatsing van geluid
weetje: de hoogste snelheden worden gehaald in vaste stoffen
bekend vb van verschil in snelheid van geluid is helium
● helium inademen = stem hoog
○ geluidssnelheid in helium = 3x groter dan geluidssnelheid in lucht
○ helium = lichter dan lucht en daardoor gaan stembanden, die gewend zijn aan lucht, harder
trillen dan gewoonlijk → helium stem totdat helium uit luchtwegen is
3 fenomenen:
→ goed verklaren + verschil er tussen duiden
1. het dopplereffect
● bv sirene auto verandert wanneer auto voorbij rijdt
● ontstaat doordat geluidsbron zich verder beweegt en niet stilstaat
○ telkens als sirene een volgende geluidsgolf produceert, is auto al verder in dezelfde richting
v.d. geluidsgolf
○ hoe hoger de snelheid auto, hoe korter afstand tussen de twee opeenvolgende geluidsgolven
■ de tijd wordt ook korter tss 2 golven en de frequentie dus hoger
● want auto met sirene is niet meer op plaats dan toen sirene de eerste
geluidsgolf uitstuurde
● de eerste golf had ook enkele ogenblikken nodig om deze plek te bereiken
→ hierdoor stijgt frequentie v.h. geluid met snelheid van auto
afbeelding:
frequentie is hoger vOOr auto → de geluidsgolven volgen elkaar sneller op en dus
klinkt sirene hoger
frequentie is kleiner achter auto → geluid/sirene klinkt lage
4
