K/8 Geluid

In exameneenheid K/8 Geluid staat omschreven welke onderdelen je op het centraal examen NaSk1 kunt verwachten. Het gaat hierbij om de kenmerken van geluid (toonhoogte, frequentie, amplitude, geluidssterkte), het ontstaan en de voortplanting van geluid, echo en echolood, trillingstijd en frequentie, de werking van een luidspreker, geluidssterkte en gehoorgrenzen, en de invloed van geluid op de gezondheid en maatregelen tegen geluidshinder. Alle onderstaande punten kunnen in een examenvraag terugkomen.

K/8/1 Geluidskenmerken#

• Toonhoogte hangt samen met de frequentie van de trilling. Hoe hoger de frequentie, hoe hoger de toon.

• Frequentie (f) is het aantal trillingen per seconde. Eenheid: hertz (Hz).

• Amplitude geeft de grootte van de uitwijking van de trilling weer. Hoe groter de amplitude, hoe groter de geluidssterkte.

• Geluidssterkte hangt af van de amplitude en wordt gemeten in decibel (dB).

• Frequentie en trillingstijd:

waarbij:

• f = frequentie in hertz (Hz)
• T = trillingstijd in seconden (s)

K/8/2 Geluid en voortplanting#

• Geluid ontstaat bij een geluidsbron die trilt, zoals een stemvork, muziekinstrument, luidspreker, machine of verkeer.

• Voortplanting van geluid gebeurt via een tussenstof (lucht, water, staal). Zonder tussenstof, zoals in vacuüm, is er geen geluid mogelijk.

• Ontvanger: een oor, microfoon of geluidsensor neemt de trillingen waar en zet deze om in een signaal.

• Toepassingen:

  • Echo: teruggekaatst geluid, hoorbaar later dan het directe geluid.
  • Echolood: meet diepte in water door geluidspulsen en echo’s.
  • Echoscopie: gebruikt in de geneeskunde om inwendige structuren zichtbaar te maken.

• Afstand, geluidssnelheid en tijd:

waarbij:

• s = afstand in meter (m)
• v = geluidssnelheid in meter per seconde (m/s)
• t = tijd in seconde (s)

Higgsino physics extra – How sound propagates through air - looping physics animation

K/8/3 Toonhoogte en snaar#

• De toonhoogte van een snaar wordt bepaald door de frequentie van de trilling.

• De frequentie hangt af van drie factoren:

  • Lengte van de snaar: een kortere snaar trilt sneller → hogere toon.
  • Spankracht in de snaar: meer spanning → hogere frequentie → hogere toon.
  • Massa/dikte van de snaar: een dikkere snaar trilt langzamer → lagere toon.

• Voorbeelden:

  • Bij een gitaar verkort je de snaar door een fret in te drukken of verander je de spanning met de stemknop.
  • Bij een viool gebruik je snaarlengte en spanning om de toonhoogte te regelen.

• Kwalitatief verband:

  • Kort + strak gespannen snaar → hoge toon.
  • Lang + slappe snaar → lage toon.

K/8/4 Trillingstijd en frequentie#

• Trillingstijd (T): de tijd die nodig is voor één volledige trilling. Eenheid: seconde (s).

• Frequentie (f): het aantal trillingen per seconde. Eenheid: hertz (Hz).

• Verband tussen trillingstijd en frequentie:

• Oscilloscoop: hiermee maak je geluidsgolven zichtbaar.

  • Elke golf op het scherm stelt één trilling voor.
  • De horizontale as geeft de tijd aan (instelbaar in s/div).
  • Uit het aantal hokjes per trilling bereken je de trillingstijd en daarmee de frequentie.

• Voorbeeld:

  • Eén trilling duurt 0,005 s → .

K/8/5 Geluidssterkte en gehoor#

• Amplitude en geluidssterkte: hoe groter de amplitude van een trilling, hoe groter de geluidssterkte.

• Meten van geluidssterkte:

  • Met een geluidssterktemeter (dB-meter).
  • Metingen met de computer (microfoon + software).

• Eenheid: geluidssterkte wordt uitgedrukt in decibel (dB) of dB(A).

  • De dB(A)-schaal houdt rekening met de gevoeligheid van het menselijk oor.

• Gehoorgrenzen van de mens:

  • Ondergrens: ongeveer 20 Hz.
  • Bovengrens: ongeveer 20 000Hz.

• Bronnen van geluidshinder: verkeer, machines, muziek, bouwwerkzaamheden.

• Interpretatie:

  • Hoge dB-waarde = luid geluid.
  • Langdurige blootstelling aan hoge waarden kan gehoorschade veroorzaken.

K/8/6 Gezondheid en geluidshinder#

• Gezondheidsschade: langdurige blootstelling aan hard geluid kan leiden tot:

  • Gehoorbeschadiging (permanent of tijdelijk gehoorverlies).
  • Oorsuizen (tinnitus).
  • Stress, vermoeidheid en concentratieproblemen.

• Factoren die meespelen:

  • De geluidssterkte in dB.
  • De tijd dat iemand aan het geluid wordt blootgesteld.

• Voorbeelden van maatregelen tegen geluidshinder:

  • Geluidswal langs een snelweg. (bij de overdracht)
  • Geluidsscherm bij spoorwegen of industrie. (bij de overdracht)
  • Gehoorbeschermers bij concerten of in de bouw. (bij de ontvanger)
  • Dubbele beglazing in woningen om geluid van buiten te verminderen. (bij de ontvanger)
  • Auto’s langzamer laten rijden op de snelweg. (bij de bron)

• Belangrijk principe: hoe langer en hoe harder het geluid, hoe groter de kans op blijvende gehoorschade.