Hoofdstuk 8, Geluid

Natuurscheikunde H 8 Geluid

§ 1 Geluid maken en horen
Geluid wordt geproduceerd door geluidsbronnen. Geluid onstaat door de trillingen in een geluidsbron bijv. bij een stem trillen de stembanden. Om het geluid te kunnen horen heb je een tussenstof nodig. Geluid heeft tijd nodig om te verplaatsen, dit wordt de geluidssnelheid genoemd. Voor iedere stof is de geluidssnelheid anders. Met een formule kan je ook de afstand berekenen, nameljik s = v x t oftewel:

Afstand = Geluidssnelheid x Tijd

Je kan geluid horen doordat het trommelvlies met de geluidstrillingen gaan meetrillen. Als de luchtdruk lager word beweegt het trommelvlies naar buiten en andersom. Het werkt zo: gehoorbeentjes → vloeistof in slakkenhuis → gehoorcellen ‘vertalen’ de trillingen in elektrische signalen → via gehoorzenuw naar hersenen.

§ 2 Toonhoogte en frequentie

Frequentie is het aantal trillingen per seconde. Frequentie wordt gemeten in Hz. Als je bijv. een stemvork hebt met een frequentie van 440 Hz dan gaan de benen van de stemvork dus 440 keer per seconde heen en weer. Hoe hoger de frequentie, hoe hoger de toon. De tijd die voor één trilling nodig is heet de trillingstijd. Om die te berekenen is er de formule t = 1 : f oftewel:

Trillingstijd = 1 : frequentie

Met een oscilloscoop kan je trillingen waarnemen. Dit doet hij met behulp van een microfoon. Mensen kunnen tonen tussen de 20 Hz en 20.000 Hz horen. Met een toongenerator kun je de toon zelf instellen en zo het frequentiebereik van je gehoor bepalen.

§ 3 Muziekinstrumenten

Met snaarinstrumenten kan je de toonhoogte veranderen doordat je:
• De dikte van de snaar. Hoe dikker de snaar, des te lager de toon.
• De lengte van de snaar: Hoe langer de snaar, des te lager de toon.
• De spanning van de snaar: Hoe lager de spanning, des te lager de toon.
Bij blaasinstrumenten is het anders. Als de lucht in de buis van het blaasinstrument gaat meetrillen met één van de frequenties klinkt de frequentie een stuk harder. Dit noemen we resonantie. Bij blaasinstrumenten kun je de frequentie veranderen door de buislengte te veranderen. Langer wordt lager en korter wordt hoger. Tonen boven de 20.000 Hz noemen we ultrasoon geluid en tonen onder de 20 Hz noemen we infrasoon geluid. De laagste toon die bij een trilling hoort noem je de grondtoon. Hieronder zie je bovenaan de afbeelding de grondtoon, daaronder de 1e boventoon en daar onder de 2e boventoon.

§ 4 Geluidssterkte

Als de maximale uitwijking van een trilling (amplitude) groter wordt, neemt de geluidssterkte toe. Met een decibelschaal kun je weergeven hoe sterk (hard) een geluid is. De eenheid van geluidssterkte is decibel en het symbool is Lp. Het apparaat waarmee je de geluidssterkte meet heet de decibelmeter. De pijngrens is de grens waarbij je oren pijn beginnen te doen en de gehoordrempel begint bij het geluid dat je niet meer kunt horen. Je hebt verschillende filters in decibelmeters:
• A-filter is minder gevoelig voor hele hoge en lage frequenties net als het menselijk gehoor. Het bootst eigenlijk het menselijke gehoor na.
• C-filter wordt gebruikt om mechanische/industriële geluiden reëel te meten.
• D-filter wordt toegepast bij metingen van vliegtuiglawaai.
Als het aantal geluidsbronnen (dat ieder evenveel decibel maakt) twee keer zo groot wordt, neemt de geluidssterkte met 3 decibel toe.

§ 5 Geluidsoverlast bestrijden

Als je langdurig wordt blootgesteld aan geluid van meer dan 80 dB of als de geluidssterkte hoger is dan de pijngrens, kun je gehoorschade oplopen. Een arts kan een audiogram laten maken als je gehoorschade hebt opgelopen. Op een audiogram kun je zien hoeveel iemands gehoordrempel afwijkt van de normale waarde.
Een audiogram werkt zo:
1. Je krijgt via een koptelefoon een toon te horen (bijv. van 500Hz).
2. Deze toon wordt steeds met 5 dB verminderd.
3. Als je de toon niet meer hoort moet je dit aangeven en dan is dat de gehoordrempel van jou voor die toon (van 500 Hz).
Geluid dat niet schadelijk is kan nog wel hinderlijk zijn. Bijv. verkeerslawaai of geluidsoverlast van de buren. Er zijn wel maatregelen tegen geluidshinder, namelijk:
• Bij de bron kun je maatregelen nemen bijv. Als iemand vind dat je de radio te hard aan hebt doe je hem zachter.
• Tussen de bron en de ontvanger kun je maatregelen nemen bijv. als iemand vind dat je de radio te hard aan hebt kun je de deur dicht doen zodat degene het minder hard hoort.
• Bij de ontvanger kun je ook maatregelen nemen bijv. als iemand vind dat je de radio te hard aan hebt zeg je dat hij oordopjes in moet doen, zo hoort de ontvanger minder (hard) geluid.
Geluidsisolatie wordt vaak gebruikt bij het bestrijden van geluidshinder bijv. dat je oorkappen draagt. Soms wordt het geluid ook teruggekaatst. Bijv. langs de snelweg is er soms niet genoeg ruimte voor een geluidwal. Voor terugkaatsing van geluid heb je een hard en glad oppervlak nodig en voor het absorberen van geluid heb je een zacht en onregelmatig oppervlak nodig.