Geluid

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken

Geluid is een kleine verandering in de luchtdruk, die zich door de lucht voortplant. Geluid kan ook in een ander medium optreden, bijvoorbeeld door drukwisselingen in water.

Geluid kan door mensen of dieren met een gehoororgaan worden waargenomen wanneer het trommelvlies van het oor in trilling wordt gebracht en het gehoororgaan deze trillingen verwerkt tot signalen die door en met de hersenen worden geïnterpreteerd.

Een geluidsbron veroorzaakt veranderingen in luchtdruk die zich als een geluidsgolf door lucht voortbewegen. Wanneer zo'n geluidsgolf het trommelvlies bereikt wordt deze aan het trillen gebracht in overeenstemming met de frequentie van de geluidsgolf.

Veranderingen in luchtdruk moeten bepaalde karakteristieken hebben om te worden waargenomen, zoals het uitoefenen van een voldoende druk op het trommelvlies met een bepaalde frequentie. Als het geluid te zacht is, kan het niet worden waargenomen, maar wel met meetapparatuur worden gemeten. Sommige luchtdrukveranderingen worden niet als geluid waargenomen, maar wel fysiek ervaren.

Geluid wordt gemeten met een microfoon. De geluidsgolf neemt ook energie met zich mee, maar die energie is relatief gering. Geluid wordt vaak afgebeeld als een sinusgolf, maar fysisch gezien is geluid in een medium als lucht of water een longitudinale golf. De golfbeweging heeft dezelfde richting als de voortplanting van de energie. De toppen van deze golf zijn de drukmaxima, de dalen van deze golf zijn de drukminima.

Door een geluidsbron veroorzaakte trillingen kunnen zich ook voortplanten onder water. Mensen en dieren die zich onder de wateroppervlakte bevinden kunnen deze trillingen ook als geluid ervaren. Sommige vissen schijnen geluid te kunnen waarnemen met hun zwemblaas.

Geluidsgolven kunnen zich door veel stoffen voortplanten. Het natuurkundige fenomeen van geluid wordt bestudeerd in de akoestiek. Daarnaast wordt het ervaren van geluid door mensen bestudeerd in de psychoakoestiek.

Een schematische weergave van het horen. (Blauw: geluidsgolven. Rood: trommelvlies. Geel: geluidomzetmechanisme van het oor. Groen: gehoorzenuwen. Paars: frequentiespectrum van het geluidssignaal. Oranje: zenuwsignaal.)

Kleine luchtdrukwisselingen[bewerken]

Als de veranderingen van de druk tussen 20 en 20.000 keer per seconde voorkomen, oftewel met een frequentie tussen 20 Hz en 20 kHz (Hz (hertz) is de eenheid van frequentie), dan is geluid hoorbaar. De drukschommelingen bij geluid zijn zeer klein. Deze zijn soms maar een paar miljoenste van een pascal. Om die kleine drukverschillen te horen moet het oor dus heel gevoelig zijn: bewegingen van het trommelvlies zo klein als een diameter van een waterstofatoom kunnen al hoorbaar zijn. Luider geluid wordt veroorzaakt door grotere wisselingen in de druk. Een geluidsgolf met geluidsdruk van één pascal zal bijvoorbeeld heel hard klinken, mits de meeste geluidenergie in de middenfrequenties zit (1 kHz - 4 kHz). In dit frequentiegebied is het menselijke oor het gevoeligst. Het zachtste geluid dat iemand kan horen van een geluidsgolf van 1 kHz is ongeveer 20 micropascal. Dat heet de gehoordrempel.

Geluidsbronnen[bewerken]

Geluid wordt gemaakt als de lucht op een of andere manier wordt verstoord, bijvoorbeeld door een trillend object. Door de luidsprekerconus van een gewone hi fi-installatie bijvoorbeeld. Het is mogelijk om de beweging van een basluidspreker met het blote oog te zien, mits er zeer laagfrequent geluid uit komt. De conus beweegt heen en weer. Als de conus naar voren beweegt, wordt de lucht ervoor samengedrukt. De luchtdruk wordt dan vlak voor de conus iets hoger. Als daarna de conus weer naar achteren beweegt, wordt de luchtdruk iets lager. De pakketjes met dikkere en dunnere lucht bewegen zich van de luidspreker af, terwijl ondertussen de conus heen en weer blijft bewegen. Zo ontstaat een geluidsgolf met om en om een hoge en een lage druk, die van de conus af beweegt. De snelheid van deze golf is de geluidssnelheid. Niet al het geluid ontstaat door een trillend object, het kan ook op andere manieren ontstaan. Het geluid van een explosie bijvoorbeeld wordt veroorzaakt door het bliksemsnel uitzetten van gassen.

Ook muziekinstrumenten en de menselijke stem zijn geluidsbronnen.

Geluidssnelheid[bewerken]

1rightarrow blue.svg Zie geluidssnelheid voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

De geluidssnelheid, de snelheid waarmee geluidsgolven zich voortbewegen, hangt af van de vastheid, temperatuur en samenstelling van de stof(fen) waarin dat gebeurt: door lucht bij kamertemperatuur is dat ongeveer 343 meter per seconde, in vloeistoffen en vaste stoffen meestal hoger. De snelheid is bijna onafhankelijk van de frequentie van het geluid.

Geluid bestaat uit golven[bewerken]

Een geluidsgolf heeft, als deze door een medium loopt, een golflengte en een amplitude. De golflengte is omgekeerd evenredig met de frequentie: hoe hoger de frequentie (dus hoe meer golfjes per lengte-eenheid), hoe korter de golflengte en hoe hoger de waargenomen toon.

De amplitude is het maximum van de druk dat over de tijd op een bepaalde locatie optreedt. De sterkte van een geluidsgolf wordt weergegeven in decibel of sone. Daarbij wordt de amplitude genormeerd naar een referentiedruk. Hoe luid een klank wordt ervaren wordt bepaald door de amplitude (in te stellen met een volumeknop).

Geluidsgolven gedragen zich net als bijvoorbeeld watergolven: ze kunnen rond een object buigen (dit heet diffractie), tegen een ondoordringbare wand afketsen (reflectie) of van richting veranderen wanneer het 'medium', de stof waardoor de golf zich verplaatst, verandert.

Horen van geluid[bewerken]

Het menselijk oor kan alleen geluidstrillingen waarnemen met een frequentie tussen ongeveer 20 en 20.000 Hz. Bij het ouder worden gaat het gehoor voor hoge tonen achteruit; bij veel volwassenen is de bovengrens om geluid waar te nemen gedaald tot ca. 15.000 Hz.

De onderste gehoorgrens ligt bij ca. 20 Hz. Lagere frequenties worden aangeduid met infrasone trillingen. Soms is dit geluid nog wel fysiek waarneembaar (voelbaar). Boven de bovenste gehoorgrens onderscheidt men ultrasoon geluid (tussen 18 kHz en 800 MHz) en hypersoon geluid (met een frequentie van boven de 800 MHz).[bron?]

Het gehoor is ook gevoelig voor de sterkte van het geluid. Hele zachte geluiden zijn pas hoorbaar vanaf een bepaald geluidsniveau, dat wordt aangeduid met de gehoordrempel. Hele harde geluiden zijn onaangenaam, en vanaf ongeveer 120 dB treedt pijn op, dat wordt de pijngrens genoemd.

Een exacte manier om de gevoeligheid van het oor voor geluid weer te geven is op grond van de phon. Meestal wordt als benadering hiervan de dB(A) gebruikt.

Van volkomen dove mensen is bekend dat zij soms muziek en onweer kunnen 'aanvoelen'.

Gebruik door de mens[bewerken]

Geluid is voor horende mensen erg belangrijk; het wordt onder andere als volgt gebruikt en ervaren:

Hydrografie[bewerken]

Geluid is ook belangrijk bij bepaalde metingen, zoals in de hydrografie. In de hydrografie wordt bijvoorbeeld door een echolood een geluidspuls verzonden, waarna de tijd tussen het verzenden en het terugkeren van de op de zeebodem reflecterende puls wordt gemeten. Omdat ook de geluidssnelheid in water bekend is, is de diepte onder de transducer van het echolood te berekenen.

Externe links[bewerken]

Zoek dit woord op in WikiWoordenboek