Samenvatting van het vak fysica voor biomedisch onderzoek
(fysica uit tweede semester 1BaBMW)
samenvatting op basis van de cursus, powerpoints en lesnota's (elke les aanwezig ook livelessen in coronatijden)
Hoofdstuk 24: akoestiek
Geluid
Hoorbare golven ontstaan door trillende snaren, luchtkolommen of platen en membranen
-> verstoren de omliggende luchtlagen
o Storingen planten zich voort als longitudinale golven
o Geluid zelf in een propagerende golf -> deeltjes zelf verplaatsen niet
Medium nodig voor voortplanten
o Geluid in vacuüm is niet hoorbaar
Geluidsgolf is een opeenvolging van overdrukken en onderdrukken
o Planten zich met een bepaalde snelheid voort
o Gekarakteriseerd door tijdsverloop luchtdruk (p lucht (x,y,z,t) op elke plaats (x,y,z) [Pa]
Verandering in luchtdruk is vaak veel kleiner dan statische atmosfeerdruk
-> geluidsdruk p(t) is variabel deel van luchtdruk: p(t) = p lucht(t) - patm
Waarden tussen 10-5 Pa (gehoordrempel) en 10² Pa (pijngrens) zijn relevant voor de mens
o Niet alle drukgolven zijn te horen door de mens
Frequentie bepaald de toon
o Hoe hoger de frequentie, hoe hoger de toon
o Indien zuiver sinusoïdale geluidsgolf -> zuivere toon
Akoestische impedantie
Stel een membraan van een luidspreken oscilleert met een snelheid u
→ u=u 0 sinωtωtt=u 0 sin 2 πftft
o Met u0 is de snelheidsamplitude en f is de frequentie
Indien frequentie tussen 20 en 20.000Hz ligt horen we geluid
Indien voldoende ver van de bron verwijdert -> vlakke golffronten
→ p= p0 sin(kx −ωtt )= p0 sin k (x−vt)
o Met p is de geluidsdruk met een amplitude p 0 en
v is de voortplantingssnelheid van storing in medium (geluidsnelheid)
Media als lucht, water, olie… zijn niet dispersief voor geluidstrillingen
-> geluidssnelheid v enkel bepaald door medium, onafhankelijk van frequentie f
o Voor fluïda geldt dan ook: p= ρvuvu
Met ρvu is de dichtheid van het medium en samen met v uitsluitend bepaald
door medium
Eenheid u is de deeltjessnelheid en is rechtevenredig aan geluidsdruk p
Snelheid van de deeltjes is niet de snelheid van de golf -> akoestische weerstand invoeren
p
o Akoestische weerstand = specifieke akoestische impedantie Z s = =ρvuv
u
kg
[ ]
m2 s
=[Rayl ]→ p=Z s u
Hoe denser het materiaal, hoe groter de impedantie
Bv: bot = 7,80*106 Rayl en lucht = 415 Rayl
1
, Reflectie en transmissie van geluid
Vlakke geluidsgolf valt loodrecht in en gaat over van medium 1
naar een ander medium 2 (bv: lucht → water)
Er zal een golf terugkaatsen in medium 1, een andere
golf zal in transmissie gaan in medium 2
-> 3 golven in totaal gevormd
Aan het grensoppervlak veranderen de
materiesnelheid u⃗ en de druk p continu (geen abrupte
overgang)
Voor de snelheden in richting inkomende golf geldt: u icosӨi -urcosӨr = utcosӨt
Voor de scalaire drukken geldt: pi + pr = pt
o Met i is voor inkomende, r is voor gereflecteerde en t voor golf in transmissie
pi p p p +p
→ cos Өi− r cos Өr = t cos Өt = i r
Z1 Z1 Z2 Z2
Vermenigvuldigen met Z1Z1
→ p i ( Z 2 cos Ө i −Z 1 cos Ө t ) =p r ( Z 1 cos Ө t + Z 2 cos Ө i )
pr Z 2 cos Өi−Z 1 cos Өt
→ =
pi Z 2 cos Өi + Z 1 cos Өt
pr Z 2−Z 1
Bij loodrechte inval geldt: Өi = Өr = Өt = 0° → =
pi Z 2+ Z 1
I r p 2r (Z 2−Z 1)²
Reflectiecoëfficiënt α r= = =
I i p 2i (Z 2 + Z1 )²
o Hoeveel van het geluid wordt gereflecteerd
4 Z1 Z2
Transmissiecoëfficiënt α t =1−α =
( Z 2+ Z 1) ²
o Hoeveel van het geluid gaat door het tweede medium
De vermogenoverdracht tussen twee systemen is maximaal wanneer de impedanties van beide
systemen gelijk zijn aan elkaar
Z1 = Z2 en αr = 0 en αt = 1
o Alle vermogen gaat zonder reflectie over van ene milieu naar andere
Toepassing: echografie
Geluid (2-10 MHz) gaat in de huid en gaat verder
o Bij elke overgang naar ander weefsel (bv: vat naar darmen) wordt er een deel
gereflecteerd -> wordt gemeten
Diepte kan bepaald worden door tijd te meten
= complex reconstructieproces
2
Voordelen van het kopen van samenvattingen bij Stuvia op een rij:
√ Verzekerd van kwaliteit door reviews
Stuvia-klanten hebben meer dan 700.000 samenvattingen beoordeeld. Zo weet je zeker dat je de beste documenten koopt!
Snel en makkelijk kopen
Je betaalt supersnel en eenmalig met iDeal, Bancontact of creditcard voor de samenvatting. Zonder lidmaatschap.
Focus op de essentie
Samenvattingen worden geschreven voor en door anderen. Daarom zijn de samenvattingen altijd betrouwbaar en actueel. Zo kom je snel tot de kern!
Veelgestelde vragen
Wat krijg ik als ik dit document koop?
Je krijgt een PDF, die direct beschikbaar is na je aankoop. Het gekochte document is altijd, overal en oneindig toegankelijk via je profiel.
Tevredenheidsgarantie: hoe werkt dat?
Onze tevredenheidsgarantie zorgt ervoor dat je altijd een studiedocument vindt dat goed bij je past. Je vult een formulier in en onze klantenservice regelt de rest.
Van wie koop ik deze samenvatting?
Stuvia is een marktplaats, je koop dit document dus niet van ons, maar van verkoper lauraheyndrickx. Stuvia faciliteert de betaling aan de verkoper.
Zit ik meteen vast aan een abonnement?
Nee, je koopt alleen deze samenvatting voor €5,99. Je zit daarna nergens aan vast.
