Natuurkunde basisschool en onderbouw · Grades 1–9
19Geluid om ons heen
Neurie je lievelingsliedje — en leg terwijl je neuriet twee vingers zachtjes op de voorkant van je keel. Voel je dat trillen? Je hebt zojuist een geluid op zijn geboorteplek aangeraakt. Elke stem, elke trommel, elke piepende deur maakt haar geluid op precies dezelfde manier, en dit hoofdstuk gaat op jacht naar die truc.
19.1 Waar geluiden geboren worden
Definitie 19.1 (Trilling)
Een trilling is een heel snel beven — een heen-en-weerbeweging die zich vele keren per seconde herhaalt, vaak te snel voor het oog. Een aangeslagen gitaarsnaar trilt: je ziet alleen een waas, maar je vingertop voelt het zoemen.
Definitie 19.2 (Geluid)
Geluid is wat we horen wanneer iets trilt en dat beven door de lucht naar onze oren reist. Het trillende ding is de bron van het geluid — een snaar, een trommelvel, een bel, je eigen keel.
Methode 19.3 (Rijst laten dansen)
Om een geluid geboren te zien worden:
- strooi een paar rijstkorrels op het vel van een trommel (of op het plastic deksel van een blik, of op een strak gespannen ballonvel);
- tik op het vel vlak bij de korrels — boem: de korrels springen op!
- schreeuw nu alleen maar van heel dichtbij tegen het vel: de korrels trillen weer, zonder aangeraakt te worden.
Het vel trilt telkens als het klinkt — en zelfs een geluid dat uit jouw mond aankomt, zet het aan het beven.
Propositie 19.4 (Geen trilling, geen geluid)
Elk geluid komt van een trilling — en zodra de trilling stopt, stopt het geluid er ogenblikkelijk mee. Sla op een bekken en laat het naklinken; pak het dan stevig met beide handen vast: stilte, op het moment dat je greep het beven stillegt.
Voorbeeld 19.5 (Overal geluidsbronnen)
Jaag op de trilling achter elk geluid: de gitaar — aangeslagen snaren beven; de trommel — het aangeslagen vel beeft; je stem — twee plooitjes in je keel beven terwijl de lucht uit je longen erlangs stroomt (dat is het zoemen dat je vingers voelden); de zoemende vlieg — haar vleugels beven honderden keren per seconde; de dichtgeslagen deur — de hele deur en haar kozijn schudden even na.
19.2 Hard en zacht, hoog en laag
Voorbeeld 19.6 (Hard is een grote trilling)
Tokkel zachtjes aan een gespannen elastiekje: een smalle waas, een zachte tsjing. Tokkel hard: een brede waas, een harde tsjing. Hoe heftiger de bron beeft — hoe wijder haar heen en weer — hoe harder het geluid. Kijk ook naar de rijstkorrels: een zacht tikje laat ze rillen, een machtige dreun gooit ze de lucht in.
Voorbeeld 19.7 (Hoog en laag)
Span een elastiekje over een open doos en tokkel; knijp het dan in het midden vast en tokkel de korte helft: de tsjing wordt hoger, als het tsjilpen van een vogel. Korte, strakke, dunne dingen beven sneller en zingen hoog; lange, slappe, dikke dingen beven langzamer en zingen laag. Daarom tsjilpt de kleine fluit en gromt de grote tuba — en daarom zingt de dunste snaar van de gitaar het hoogst.
Opmerking 19.8 (Bescherm het trommeltje in je oor)
Diep in je oor beeft een piepklein velletje — dunner dan papier — bij elk aankomend geluid mee, net als de trommel met de rijstkorrels. Geluiden die te hard zijn schudden het te heftig: heel harde muziek, machines en vuurwerk kunnen het voorgoed beschadigen, en het groeit niet terug. Houd je oren dicht in de buurt van hard lawaai, en schreeuw nooit in iemands oor — oren hebben geen oogleden.
19.3 Van de bron naar het oor
Voorbeeld 19.9 (De reis van een klap)
Een vriend klapt aan de overkant van het schoolplein in zijn handen. De klap zet de lucht aan het beven; het beven spreidt zich in alle richtingen door de lucht uit, als de kringen om een kiezel die in een vijver valt; een deel ervan bereikt je oor en zet het velletje in je oor aan het beven — en je hoort de klap. Bron, reis, oor: elk geluid dat je ooit hebt gehoord heeft die tocht gemaakt. Hoe snel is die reis, en waar kan ze doorheen? Het geluidshoofdstuk van volgend jaar pakt precies die vragen op.
19.4 Oefeningen
Oefening 19.1 ★
Wat is een trilling? Noem het trillende onderdeel bij: een gitaar; een trommel; je stem; een zoemende vlieg.
Oplossing
Oplossing van Oefening 19.1.
Een heel snel heen-en-weerbeven. Gitaar: de aangeslagen snaar. Trommel: het aangeslagen vel. Stem: de twee plooitjes in de keel. Vlieg: haar slaande vleugels.
Oefening 19.2 ★
Wat bewijzen de springende korrels in de rijstproef over een klinkend trommelvel?
Oplossing
Oplossing van Oefening 19.2.
Dat een klinkend vel een bevend vel is: de korrels springen op omdat het vel eronder snel op en neer beweegt — zelfs als alleen een schreeuw, en geen aanraking, het in gang zet.
Oefening 19.3 ★
Waarom valt een naklinkend bekken meteen stil als je het vastpakt? Welke wet uit het hoofdstuk is hier aan het werk?
Oefening 19.4 ★
Wat verander je aan je tokkel om het elastiekje harder te laten klinken? Hoe ziet de waas van het elastiekje er dan uit?
Oefening 19.5 ★
Wat zingt hoger: het korte geknepen elastiekje of het hele elastiekje? De kleine fluit of de grote tuba? De dunste of de dikste gitaarsnaar?
Oplossing
Oplossing van Oefening 19.5.
Het korte geknepen elastiekje; de kleine fluit; de dunste snaar. Korte, kleine, dunne dingen beven sneller en zingen hoger.
Oefening 19.6 ★
Neurie met je vingers op je keel, en stop dan met neuriën. Wat voelen je vingers, en precies wanneer houdt dat gevoel op?
Oefening 19.7 ★
Vertel in drie stappen de reis van een klap, van de handen van je vriend naar jouw oor.
Oefening 19.8 ★
Waarom moeten heel harde geluiden bij oren vandaan blijven? Welk piepklein ding in het oor loopt gevaar, en waar lijkt het uit dit hoofdstuk op?
Oplossing
Oplossing van Oefening 19.8.
Heel harde geluiden schudden het piepkleine velletje in het oor — de eigen rijstkorreltrommel van het oor, dunner dan papier — zo heftig dat het voorgoed beschadigd raakt; het groeit nooit terug.
Oefening 19.9 ★
De kam van een speeldoos heeft tanden van verschillende lengtes. Welke tanden spelen de hoge noten en welke de lage? Antwoord met de regel van Voorbeeld 19.7.
Oplossing
Oplossing van Oefening 19.9.
De korte tanden spelen de hoge noten, de lange tanden de lage: korte dingen beven sneller en zingen hoger.
Oefening 19.10 ★★
Giet water in een glazen fles en blaas over de opening: een toeter! Doe er meer water bij en blaas opnieuw: de toon wordt hoger. Wat trilt er om die toon te maken — het glas, het water, of de lucht erin? Verdedig je antwoord met de regel dat kort hoog zingt.
Oplossing
Oplossing van Oefening 19.10.
De lucht in de fles is de beefpartij — je adem brengt haar aan het rillen. Meer water erbij laat een kortere kolom lucht boven het water over, en kort zingt hoog: daarom stijgt de toon. Als het glas zelf de zanger was, zou meer water de toon nauwelijks veranderen.
Oefening 19.11 ★★
Maya zegt: “Als de televisie op stil staat, beweegt het scherm nog steeds — dus beweging alleen moet geluid maken.” Leg met Definitie 19.2 en de rijstproef uit wat voor beweging geluid maakt, en waarom de beelden op een scherm er geen maken.
Oplossing
Oplossing van Oefening 19.11.
Geluid heeft een trilling nodig: een heen-en-weerbeven dat snel genoeg is om de lucht te schudden, zoals het trommelvel dat rijst liet dansen. De beelden op een scherm zonder geluid veranderen wel, maar er beeft daar niets tegen de lucht — veranderende kleuren schudden niets, dus valt er voor een oor niets op te vangen.