Muziek en Natuurkunde

Muziek en Natuurkunde

Muziek

Module 1

Groepen maken

Maak groepen van 4 of 5 leerlingen.  Elke week krijg je ongeveer een half uur in de les om aan een project te werken. Het onderwerp bepaal je met je groep en moet iets met het thema Muziek te maken hebben .

•    Kies een voorzitter.
•    Kies een secretaris.
•    Maak een werkplan t.a.v. je onderwerp.
•    Verdeel de onderzoeksvragen over groepsleden.
•    Maak afspraken over de planning.

Groepsleden + taak:

1.    

2.    

3.    

4.    

Onderwerp:     
 

Module 2

Basiskennis

Muziek luisteren, maken en weergeven heeft veel met natuurkunde en geluid te maken. Om hier meer van te begrijpen moeten we eerst een aantal basisprincipes van geluid gaan begrijpen.

Geluid kun je horen doordat er trillende lucht bij je trommelvlies komt. Dit kun je zien als een golf. Er zijn dan eigenlijk 2 eigenschappen van het geluid, toonhoogte en geluidsterkte.
 

Frequentie

Hoe hoger de toon, hoe groter de frequentie. Frequentie is het aantal trillingen per seconde. Zo is 440 hertz (Hz) exact de noot A. Uitgaande van deze basisfrequentie  zijn op die manier instrumenten te stemmen.
 

Proef 1 Frequentie en amplitude van een trillende veer.

Nodig:    - statiefmateriaal
- veer
- 3 blokjes van 50 g
- liniaal 50 cm
- stopwatch
        - dubbele wasknijper

Opdrachten

Evenwichtsstand
  a.    Bouw de opstelling zoals die voor in het lokaal staat.

  b.    Hang één blokje van 50 g aan de veer. Zorg dat het blokje stil hangt. Lees op de liniaal de plaats van de onderkant van het blokje af.

........…….        cm

Deze stand heet de evenwichtsstand. In deze stand blijft het blokje stil hangen.

Amplitude
  c.    Trek het blokje 2 cm omlaag en laat het los.

Het blokje gaat nu op en neer bewegen. Deze beweging is een tril¬ling.  De beweging van het blokje verandert steeds van richting (omhoog en naar beneden). Op het moment dat het blokje van richting verandert, hangt het op dat moment heel even stil. De twee plaatsen waar het blokje stil hangt, heten de omkeerpunten. De plaats van de omkeerpunten lezen we op de liniaal af. Let op dat je dit steeds doet bij de onderkant van het blokje.
d.    Lees de plaats van de twee omkeerpunten af.

Omkeerpunt hoogste stand blokje: ....……..    cm

Omkeerpunt laagste stand blokje: ....……….    cm

e.    Hoe groot is de afstand tussen de twee omkeerpunten? ......……………………..

f.    Hoe groot is de afstand tussen de evenwichtsstand en een omkeerpunt?    ......................……

De afstand tussen de evenwichtsstand en een omkeer¬punt heet de amplitude  van de trilling.
g.    Hoe groot is de amplitude van deze trilling?     ................…………

Trillingstijd
De tijdsduur waarin het blokje van de laagste stand naar de hoogste stand en weer terug naar de laagste stand beweegt, heet de trillingstijd.
h.    Meet de trillingstijd              Eerste keer      ..........    s

i.    Meet de trillingstijd nog twee keer    Tweede keer      ..........    s
                        
                        Derde keer     ...........   s

Je gaat de trillingstijd nu op een andere manier bepalen:
j.    Laat het blokje nu 10 keer op en neer trillen. Meet de tijdsduur van 10 trillingen.      ......…..   s

k.    Bereken uit de tijdsduur van 10 trillingen de trillings¬tijd.

……………………………………………………………............................................

Je hebt nu op twee manieren de trillingstijd bepaald.
l.    Leg uit waarom de tweede manier nauwkeuriger is.

     .........................................................………………………………………………………

Frequentie
De frequentie van een trilling is het aantal trillingen per secon¬de. Frequentie wordt aangegeven in de eenheid hertz (Hz).    1 Hz is 1 trilling per seconde.

m.    Bereken nu de frequentie van de trilling die is uitge¬voerd bij opdracht k.

Trillingstijd en massa
n.    Hang nu twee blokjes van 50 g aan de veer. Laat de veer weer trillen. Bepaal nu zo nauwkeurig mogelijk de tril¬lings¬tijd.

         ......................................................………………………………………………….

o.    Bereken de frequentie van deze trilling.

..................................................…………………………………………………….

p.    Doe hetzelfde als bij de opdrachten n en o  maar nu met 3 blokjes van 50 g.

.........................................................

q.    Conclusie:
    Als de massa groter wordt,
    wordt de trillingstijd korter
verandert de trillingstijd (bijna) niet
    wordt de trillingstijd groter
Frequentie en amplitude

Frequentie kun je dus uitrekenen met de formule
f=1/T

T is dan de trillingstijd van een golf. In onderstaande diagram is de trillingstijd 1 ms. Dus 0,001 s. Dan is de frequentie 1000Hz. 

De amplitude zegt iets over de hardheid van het geluid. Hoe groter de amplitude hoe harder de het geluid.


 

Module 3

Altijd is kortjakje ziek

Als je over een fles blaast krijg je bepaalde toon. Dat komt omdat de lucht in de fles gaat trillen. De frequentie heeft te maken met de hoeveelheid lucht die er gaat trillen. Het doel is om de les af te sluiten met het liedje altijd is kortjakje ziek. Het mag ook wel iets anders zijn, maar iedereen kent dit.

We gaan eerst eens wat meer over uitzoeken over de werking van geluid uit een fles. 

Muziekinstrumenten zelf maken: het flessenorgel
 

Muziek maken is leuk, zeker als je de muziekinstrumenten zelf kunt maken. Dat hoeft niet zo ingewikkeld te zijn. Vaak kun je met simpele en goedkope middelen al leuke resultaten behalen. Zo kun je bijvoorbeeld met lege flessen een mooi en prima klinkend flessenorgel maken. Hoe maak je zo’n flessenorgel?

Geluid is trilling

We kunnen geluiden horen, doordat de lucht in trilling wordt gebracht. De trilling bereikt onze oren en brengt op zijn beurt onze trommelvliezen in trilling. Onze hersenen begrijpen deze trilling, en ‘vertalen’ dit in geluid. Je hebt altijd de lucht nodig om die trilling over te brengen. Zie je ooit een film over Science Fiction, waarbij de passerende ruimteschepen een zwaar motorgebrom laten horen, dan weet je nu dat dit niet klopt. In de ruimte is geen lucht, en dus worden geluidstrillingen niet overgebracht. Maar gelukkig is die lucht er op aarde wel, en kunnen we geluidstrillingen opvangen. We kunnen ermee communiceren, en we kunnen genieten van mooi gerangschikte klanken: muziek.

Als je over een fles blaast krijg je trillende lucht in de fles. Dit wordt in een fles met een kwart golflengte in de gehele luchtkolom van de fles. Omdat de geluidsnelheid gelijk is aan de frequentie maal de golflengte, kun je de frequentie uitrekenen als je de lengte van de luchtkolom hebt opgemeten. 


Muziek is overal
Er is heel wat muziek om ons heen. Natuurlijk zijn daar onze radio’s, telefoons met mp3-tjes of televisies, maar de muziek is ook te vinden in allerlei alledaagse dingen om ons heen. Alles wat je in trilling kunt brengen, kan een trilling in de lucht veroorzaken, die wij weer kunnen horen. Er zitten klanken in de simpele dingen om ons heen. De houten tafel waar je op tikt, metalen of glazen schalen, maar bijvoorbeeld ook in lege, glazen flessen.


Flessen als instrument
Misschien ken je wel het effect van het blazen over de hals van een lege bierfles. Het blazen veroorzaakt een trilling in de luchtkolom in de fles, die je als een mooie diepe toon te horen krijgt. Maar je kunt ook het glas zelf gebruiken. Tik maar eens tegen twee flesjes, de een half-vol, de ander leeg. Je hoort een verschil in klank. Dat klankverschil kun je gebruiken voor je eigen muziekinstrument. Als je handig bent en van knutselen houdt kun je je eigen flessenorgel maken!


Flessen voor het flessenorgel
Verzamel een aantal glazen flessen. Flessen van kunststof zijn niet hard genoeg en veroorzaken geen mooie, hoorbare klank. Wil je een toonladder kunnen spelen, dan heb je er acht nodig. Heb je méér flessen? Dan kun je ook halve noten toevoegen, of aan de onder- of bovenkant van het octaaf tonen toevoegen. In principe maakt het niet zoveel uit of je verschillende flessen gebruikt, maar het geheel ziet er met allemaal dezelfde flessen wel leuker uit. Het nadeel van kleine flesjes is, dat je beperkter bent in het aantal te maken tonen, de luchtkolom in de kleine flesjes is niet groot genoeg voor veel variatie. Wijnflessen zijn wel erg geschikt.

Uitvoering van het lied.

Werkzijze.

1.    Maak een keuze of je een panfluit van reageerbuizen of een flessenorgel wil maken.
2.    Bepaal met behulp van bovenstaande weergave hoeveel verschillende flessen of reageerbuizen je nodig hebt.
3.    Ga je over de flessen blazen of er tegen tikken?
4.    Stem de verschillende flessen op de juiste toonhoogte.
5.    Speel het liedje.


Extra.
Breid de toonladder van je flessenorgel uit tot een volledige toonladder en probeer of je andere liedjes kunt spelen.
 

Module 4

  • Het arrangement Muziek en Natuurkunde is gemaakt met Wikiwijs van Kennisnet. Wikiwijs is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt, maakt en deelt.

    Auteur
    Ad Haar, van de
    Laatst gewijzigd
    2019-02-28 07:57:00
    Licentie

    Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding 4.0 Internationale licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding vrij bent om:

    • het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of bestandsformaat
    • het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken
    • voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden.

    Meer informatie over de CC Naamsvermelding 4.0 Internationale licentie.

    Aanvullende informatie over dit lesmateriaal

    Van dit lesmateriaal is de volgende aanvullende informatie beschikbaar:

    Toelichting
    Op onderzoekende wijze ontdekken wat muziek in de natuurkunde betekent voor vmbo leerlingen.
    Eindgebruiker
    leerling/student
    Moeilijkheidsgraad
    gemiddeld
  • Downloaden

    Het volledige arrangement is in de onderstaande formaten te downloaden.

    Metadata

    LTI

    Leeromgevingen die gebruik maken van LTI kunnen Wikiwijs arrangementen en toetsen afspelen en resultaten terugkoppelen. Hiervoor moet de leeromgeving wel bij Wikiwijs aangemeld zijn. Wil je gebruik maken van de LTI koppeling? Meld je aan via info@wikiwijs.nl met het verzoek om een LTI koppeling aan te gaan.

    Maak je al gebruik van LTI? Gebruik dan de onderstaande Launch URL’s.

    Arrangement

    IMSCC package

    Wil je de Launch URL’s niet los kopiëren, maar in één keer downloaden? Download dan de IMSCC package.

    Voor developers

    Wikiwijs lesmateriaal kan worden gebruikt in een externe leeromgeving. Er kunnen koppelingen worden gemaakt en het lesmateriaal kan op verschillende manieren worden geëxporteerd. Meer informatie hierover kun je vinden op onze Developers Wiki.