wetenschappen & techniek
inhoud niet-levende natuur & techniek
geluid
1. wat is geluid?
● = lucht die trilt / golven (drukgolf) die zich door middenstof voortplanten
● door de beweging ontstaan er kleine veranderingen in de luchtdruk, waardoor
de lucht begint te trillen → golven → geluid
● alleen geluid horen als er een middenstof is → een stof waardoor de trillingen zich
kunnen verplaatsen van de geluidsbron naar je oren
● trillingen van middenstof = geluidsgolf
● geluid dat zich voortplant in het water is veel verder hoorbaar dan geluid dat zich
voortplant in de lucht
● geluidsgolven in de lucht kan je voorstellen als golven in het water
○ hoe groter de golf, hoe harder het geluid°
○ hoe meer golven, hoe hoger geluid*
2. eigenschappen van geluid
frequentie
● hoe snel iets trilt: trillingstijd of frequentie
● = het aantal trillingen per seconde door de middenstof
● eenheid is hertz
● geluid zichtbaar maken via oscilloscoop: golfbeweging van links naar rechts
○ de afstand tussen 2 pieken is een periode (of golflengte), het aantal
periodes in 1 seconde = frequentie
○ hoe hoger de frequentie (hoe vaker het trommelvlies beweegt) hoe hoger
de toon die je hoort.
● frequentiebereik
○ heel hoge / lage tonen kan je niet horen, je hoort meestal tss 20-20.000 Hz
○ oud: je frequentiebereik verandert, je hoort hoge tonen minder goed
○ bij dieren anders dan mensen
amplitude
● geluid ook gekenmerkt door de grootte van de trillingen
● = de afstand tussen de nullijn en de top van een golf.
● harder het geluid, hoe groter de golven
● sterkte van geluid meten: decibelmeter meet geluidsdruk van golf in decibel
● gehoordrempel: geluidssterkte waarbij je het geluid net begint te horen
1
, ● gemiddeld geluidsdruk = 20 uPA
● pijngrens = geluid dat je oren ervan pijn doen
toonhoogte
● karakteriseert een geluid in termen van laag en hoog
● subjectief kenmerk en voor iedereen verschillend.
● waargenomen toonhoogte afhankelijk van de intensiteit, de duur van het geluid en
het omgevingsgeluid.
klankkleur
● = timbre
● het karakteristieke geluid van een muziekinstrument
● elke zangstem heeft zijn eigen klankkleur omdat elke zanger een andere
trillingsfrequentie voor dezelfde toon
vragen
● hoe zorgt welke eigenschap voor het breken van glas via geluid? → jjuist, dezelfde
frequentie/trillingen zoeken
● hoe werkt een microfoon? → zet geluidsgolven om in elektrisch signaal &
luidsprekers zetten signaal om in geluidsgolven
● hoor je geluid in de ruimte? → nee geluid plant zich niet voort in een vacuüm
3. verplaatsingen van geluid
● in lucht verplaatst geluid zich met een snelheid van 340 m/sec
● in andere middenstoffen: andere snelheden
● hoogste snelheden behaald in vaste stoffen
● aantal eigenaardigheden doordat geluid zich met een snelheid verplaatst
3.1. dopplereffect
● bv: ambulance rijdt voorbij zal anders klinken dan verder af,
toonhoogte van de sirene daalt
● ontstaat doordat de geluidsbron zich verder beweegt en niet
stilstaat
● telkens als de sirene een volgende geluidsgolf produceert is
de auto al verder gereden.
● hoe hoger de snelheid van de auto, hoe korter de afstand
tussen de 2 opeenvolgende geluidsgolven
● tijd tussen 2 golven in de lucht wordt korter, en de frequentie die we horen dus
hoger
● als politieauto niet beweegt GEEN dopplereffect
2
, 3.2. geluidsbarrière
● geen echte muur
● term uit de luchtvaart
● vliegtuig met een snelheid vliegt die kleiner of gelijk is aan de geluidssnelheid,
blijven de golven bewegen
● vliegtuig sneller vliegt dan het geluid, krijgen de golven een andere vorm:
kegelvormig en ontstaat er een luide knal
● kegelvormige wolk: condensatie van waterdruppels
3.3. weerkaatsing
● echo: waterput roepen
● geluidsgolven die je stembanden maken in de lucht, botsen na verloop van tijd
tegen het wateroppervlak
● door botsen worden geluidsgolven weerkaatst en hoor je ze opnieuw
● geluid moet een lange weg afleggen → golven verliezen hun kracht → geluid klinkt
zachter
4. technische toepassingen van geluid
medische toepassingen
● geluid zichtbaar via oscilloscoop
○ microfoon zet de drukverschillen veroorzaakt door geluidsgolven in de
middenstof om in elektrisch signaal (amplitude & frequentie aflezen
● echograaf: ultrasone geluid: niet hoorbare geluiden (echografie)
● parkeersensoren: ultrasone geluiden: vangen teruggekaatste geluid op
● breuken in leidingen opsporen
andere toepassingen
● via ultrasoon geluid kan je ook breuken in leidingen opsporen
○ het patroon van teruggekaatste geluidsgolven vertelt waar lek/breuk in
leiding zit
● via ultrasoon geluid: parkeersensoren
○ vangen teruggekaatste geluid op → vertellen hoe ver je van obstakel
verwijderd bent
● via ultrasoon geluid: industrie
○ een kwaliteitsverantwoordelijke gebruikt apparaat in metaalfabriek om
dikte metaal te meten
3
, magnetisme
1. wat is magnetisme?
magnetiet = steen met ijzer stukjes erin die door het magnetisch veld van de aarde
gemagnetiseerd zijn tot natuurlijke magneten
Volta Oerstedt Ampère
Experimenteerde met ontdekte dat als je elektrische Franse natuurkundige
magneten en elektriciteit stroom door een ijzerdraad laat
lopen en een kompas (=magneet) in Kon de waarneming van
de buurt houdt, het kompas naar de Oerstedt verklaren
draad wijst
→ bewees zo dat elektriciteit
magnetisme opwekt +
elektromagneet kan maken op deze
manier
2. werking van een magneet
● ijzer bestaat uit allemaal microscopisch kleine magnetische gebiedjes, die door
elkaar zitten → ijzer is niet magnetisch
● in een magneet: kleine magnetische veldjes allemaal langs 1 kant= polen
○ noord- en zuidpool → aarde zelf ook reusachtige magneet
● de kant van een magneet dat naar het noorden wijst, wordt als noordpool
aangeduid.
● gelijke polen = afstoten & tegengestelde polen = aantrekken
● rondom elke magneet zit een onzichtbaar krachtenveld, hoe verder van de
magneet, hoe zwakker het veld.
● ferromagnetische metalen = magnetisch maar bestaat voornamelijk uit ijzer. bv:
nikkel, kobalt en gadolinium & magnetisch gemaakt door met een mengsel van
metalen te werken
● niet magnetische metalen: koper, aluminium, goud, zilver.
3. magnetisme en elektriciteit
● hoe groter de elektrische stroom, hoe sterkere het magnetisch veld
● ferromagnetisch metaal in de buurt van een sterk magnetisch veld → worden de
magneten: permanente magneten
4
, 3.1. elektromagneten
● ferrometaal alleen magnetisch is wanneer er stroom
loopt.
● gebruikt bij bv. afvalverwerking
● verwijdert het metaal (vooral blikjes)
● bv. inductiekookplaten
● werking geluidsbox
○ luidspreker heeft 2 onderdelen:
■ beweeglijk spoel
■ vastzittende ringvormige magneet
○ als er stroom door de spoel loopt wordt de
ijzerkern magnetische & aangetrokken of
afgestoten
○ stroomzin wisselt, wisselen noord- en zuidpool
mee → spoel wordt aangetrokken of afgestoten
○ brengt papieren trechtervorm aan trillen →
trillingen in geluid → trillingen in de lucht
3.2. werking elektrische bel
● basis: elektromagneet die een hamertje tegen een bel
trekt
● wanneer dat gebeurt verbreekt het elektrisch contact →
elektromagneet is niet meer magnetisch & het hamertje
keert terug naar beginpositie door veer
● opnieuw contact gemaakt → elektromagneet is
opnieuw magnetisch & trekt het hamertje tegen de bel
→ cyclus begint opnieuw
● resultaat = trillende hamertje & rinkelend belgeluid
5
, elektriciteit
1. statische elektriciteit
= voorwerpen worden statisch geladen als ze elektronen afgeven
of ontvangen van andere materialen
elektronen = klein geladen deeltjes van een atoom
atoom
● opgebouwd uit negatief geladen elektronen, de positief
geladen protonen & neutrale neutronen
● protonen en neutronen zitten in de kern
● botsen atomen tegen elkaar → elektronen worden uitgewisseld
● uitwisseling van elektronen die negatief geladen zijn, krijgt voorwerp positieve of
negatieve lading
1.1. statische ontlading
● bij het uitdoen van trui wordt door wrijving je haar statisch → haar heeft lading
gekregen → haar en trui wisselen elektronen uit met elkaar
● voor trui uitdoen haar & trui neutraal → negatief & positief geladen deeltjes
● trui over hoofd, haar geeft elektronen af aan trui → minder negatief geladen
deeltjes → haar positief geladen → trui negatief geladen
● overspringen van elektronen = de vonkjes die je ziet
● haar komt recht → positief geladen & stoten elkaar af
→ eenzelfde soort lading elkaar afstoten, verschillende lading elkaar aantrekken
→ bepaalde stoffen met elkaar te wrijven geef je lading, lading wegstromen door
voorwerp met aarde in contact te brengen → kleine elektrische stroom
dagelijkse leven
● bliksem
● met rubberen zolen over bepaalde vloeren loopt wordt. Je zelf geladen als je dan
een metalen voorwerp aanraakt, lading stroomt weg, schok (bv. openen van
autodeur)
1.1.1. elektriciteitsbol of plasmalamp
● pasma = mengsel van verschillende gassen → kamertemp: goede isolators, laten
geen lading door
● elektrode = zwarte bol in het midden
● glas aanraakt → ontladen van de bol & verplaatsen alle elektrische stroompjes
zich naar jouw vingers
6
