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.