samenvatting fysische principes fysiotechniek

FYSIOTECHNIEK
GOLVEN EN GELUID

1.1 KARAKTERISTIEKEN EN SOORTEN GOLVEN

Eigenschappen van een harmonische oscillatie
- periodieke beweging, dus constante amplitude
- versnelling ~ tegengestelde van de uitwijking van het evenwicht
- een oscillatie, dus de grafiek x(t) beschrijft de plaats van 1 punt in de tijd
o cosinus/sinusfunctie


Eigenschappen van een golf
- = storing die zich in een medium voortplant tgv inwendige krachten in het
medium
- transporteert energie, zonder transport van materie
o golfsnelheid v = snelheid waarmee het medium beweegt (horizontaal)
o deeltjessnelheid v’ = snelheid waarmee het touw beweegt (verticaal)
- een golf, dus de grafiek y(x,t) beschrijft de plaats van meerdere punten
o f(x,t): de harmonische oscillatie van 1 punt van de golf
o f(x,y): de hele golf op 1 tijdstip
 elk punt op de x-as beschrijft een oscillatie in de tijd


Soorten golven
- golfpuls: 1 golfbeweging
- periodische golf: blijvende golfbewegingen
- mechanische golf: een beweging van materie
- elektromagnetische golf: licht
- gepolariseerde golf: een golfbeweging in 1 vlak
- niet-gepolariseerde golf
- transversale golf: verplaatsing van het medium ⊥ verplaatsing van het touw
- longitudinale golf: verplaatsing van het medium ⫽ verplaatsing van het touw
o vb. geluidsgolven, veer




1

,Parameters van een golf
- amplitude A
- golflengte λ
- frequentie f: aantal golflengtes dat per seconde passeert
- periode T: tijd waarin 1 golflengte passeert, 1/f
- golfsnelheid v: snelheid waarmee de golf beweegt = λf




1.2 INTERFERENTIE EN STAANDE GOLVEN

Superpositie: golven die zich voorplanten in hetzelfde medium combineren,
superponeren door eenvoudig optellen
- ze bewegen onafhankelijk van elkaar


a) Constructieve interferentie: twee
pulsen combineren tot een grotere
puls


b) Destructieve interferentie: twee
polsen combineren tot een kleinere
puls




Reflectie: een golf op het einde van de snaar wordt weerkaatst
- vast uiteinde: de golf verandert van zijde door actie-reactie, inversie
o amplitude en snelheid draaien om
- los uiteinde: de golf blijft aan dezelfde zijde
o amplitude blijft hetzelfde, snelheid draait om




Staande golf: golf interfereert met zichzelf na vb. weerkaatsing
- ieder punt voert een oscillatie uit in de tijd
2

, - de amplitudes van deze oscillaties zijn verschillend voor elk punt
- knoop: punt op de snaar dat niet beweegt
- buik: punt op de snaar dat maximaal beweegt


Voorwaarde: resonantieconditie
- lengte van de snaar = een geheel aantal halve golflengtes
- fundamentele frequentie: λ = 2L
- hogere harmonischen: veelvouden van fundamentele frequentie
- opm. frequentie in voorwerp en medium zijn gelijk
o golflengte en golfsnelheid verschillen




1.3 GELUIDSGOLVEN

Geluid plant zich sneller voort in materialen met een hogere K
- K = compressiemodulus = bulkmodulus
- in lucht: v = (331 + 0,60T) m/s
- bij 1 atm en 20°C v = 343 m/s
- dichtheidsgolf en drukgolf: verandert de dichtheid van lucht


Eigenschappen van geluidsgolven
- een trillend object heeft trillingen door en is een bron van geluid
- geluidssnelheid hangt af van het medium maar niet de frequentie
o verhoogde frequentie zorgt voor lagere golflengte
- geluidsniveau ~ intensiteit
- toonhoogte ~ frequentie
o < 20 Hz: infrasoon
 vb. walvissen, donder, aardbevingen, …
o tussen 20 en 20000 Hz: hoorbaar voor menselijk oor
o > 20000 Hz: ultrasoon
 vb. medische toepassingen, kleine dieren, …
1.4 GELUIDSINTENSITEIT EN PERCEPTIE

Geluidsintensiteit: hoeveelheid energie die door een oppervlak verplaatst in een tijd

3