Samenvatting van de wereld van geluid

Geluid is een vorm van energie. Het kan geproduceerd, verplaatst, uitgevoerd en over tijd en afstand verdeeld worden, en kan een enorme hoeveelheid energie bevatten. Het klinkt alleen zolang er energie in het systeem zit voor continu gebruik. Het kan het beste gedefinieerd worden als iets hoorbaars. Het is eigenlijk een golf, een reeks trillingen die door een medium gaan, binnen een voor de menselijke oren waarneembaar frequentiebereik. Het kan zich ook door gassen, vloeistoffen en vaste stoffen verspreiden, maar kan niet in een vacuüm gehoord worden, dus ook in de ruimte niet. Maar wat moeten we er nog meer van weten? Laten we zien!

Geluid is dus een longitudinale, mechanische golf. Dit wordt veroorzaakt door de heen en weer trillingen van de deeltjes in het medium waar de geluidsgolf doorheen beweegt. De trillingen van het object zorgen ervoor dat de deeltjes in het omringende medium gaan trillen, zodat ze door de gehoorreceptoren getecteerd worden. Dit wordt geluid genoemd. Het is echter belangrijk op te merken dat we vanuit natuurkundige oogpunt de golven van trillingsbeweging zelf als geluid beschouwen, ongeacht of menselijk oren het wel of niet horen. Het is ook belangrijk dat geluid een medium nodig heeft om te reizen. Het kan door elk medium reizen, maar zoals in de inleiding vermeld, niet in een vacuüm. Er is geen geluid in de ruimte omdat er geen medium is om geluidstrillingen door te geven. Als de trillingen snel zijn, horen we een hoog, en als ze langzaam zijn, een diep geluid.

Kenmerken van geluidsgolven

Geluiden zijn meestal hoorbaar voor menselijke oren als hun frequentie en aantal trillingen in het kaliber van 20 tot 20.000 per seconde gemeten kan worden, maar dit bereik kan sterk variëren van persoon tot persoon. Geluidsgolven met een frequentie die lager is dan hoorbare golven, worden subsonisch of infrageluid genoemd, en golven waarvan de frequentie het hoorbare bereik overschrijdt, worden als ultrageluid gedefinieerd. Een geluidsgolf wordt meestal grafisch door een golvende, horizontale lijn doorgegeven, maar deze grafiek is slechts een weergave en geen daadwerkelijke afbeelding van een golf. De geluidsgolf komt  door trillingen veroorzaakte drukveranderingen tot stand.

Er zijn lagedruk- en hogedrukgebieden.

Hogedrukgebieden worden aangeduid als vloed en lagedrukgebieden als eb, en de fysieke afstand tussen twee opeenvolgende pieken of dalen in een geluidsgolf wordt golflengte genoemd. Amplitude is de grootte van compressie of expansie die in een, door een geluidsgolf doorkruiste medium ervaren wordt . Een grote amplitude betekent harde, terwijl een kleine amplitude een zachte ruis.

Frequentie verwijst naar de snelheid waarmee een bepaald geluid door de lucht reist. Het wordt in cycli per seconde berekend. De SI-eenheid van frequentie is de Hertz. Snelheid kan als het product van frequentie en golflengte berekend worden. Uit de formule kan echter afgeleid worden, dat er een omgekeerd vehouding tussen frequentie en golflengte bestaat, wat betekent dat bijvoorbeeld een snaar die dubbel lang is, de helft van het trillingsgetal heeft en een trilling met een hogere frequentie een hoger geluid heeft. De geluidssnelheid is een functie van het medium: 340 meter/seconde in lucht, 1500 meter/seconde in water en tenslotte tussen 2500 en 6000 meter/seconde in vaste stof.

Hierdoor plant geluid zich beter voort in vaste stoffen en vloeistoffen en is daardoor beter waarneembaar. De snelheid van het geluid kan  – in geringe mate – ook door de temperatuur van het medium gewijzigd worden. In warmere lucht reist geluid met een iets hogere snelheid, terwijl in koude lucht de snelheid iets lager is dan 340 meter per seconde. Omdat de geluidsgeleiding hangt van de dichtheid van het medium af, zijn vaste stoffen betere geleiders dan vloeistoffen; en zijn vloeistoffen efficiënter dan gassen. Geluidsgolven kunnen stuiteren, breken, buigen en worden geabsorbeerd, net als lichtgolven. De weerkaatsing van geluidsgolven kan resulteren in echo – een belangrijke factor in de akoestiek van theaters en auditoria.

Een geluidsgolf kan door de golven van een gelijke trillingsfrequenties hebbende lichaam versterkt worden, maar een combinatie van golven met verschillende trillingsfrequenties kan takten of pulsaties, of andere soorten interferentie veroorzaken. Het is wel apart, wat deze in de lucht gemeten 340 m/s snelheid betekent. Wellicht valt het meer op als het naar km/u formaat omgezet wordt, hier komt het overeen met 1224. Met dergelijke snelheden kunnen straaljagers vliegen. Supersonische vliegtuigen kunnen de snelheid van het geluid overschrijden. Het ploffende geluid dat in het moment van overschrijding optreedt, wordt geluidsexplosie genoemd.

Wat is gehoor?

In tegenstelling tot reuk- of smaakperceptie op basis van chemische interacties, is het horen een mechanisch proces waarbij de oren waargenomen geluidsgolven omzetten in elektrische signalen die de hersenen kunnen begrijpen. Ons gehoorsysteem bestaat uit een aantal werkende componenten. Het uitwendige oor verzamelt geluiden die het trommelvlies in het middenoor doet trillen. Het binnenoor ontvangt deze trillingen en stuurt ze naar de gehoorzenuw. Deze impulsen komen uiteindelijk in onze hersenen terecht, die ze vertaalen in wat we horen. Horen verwijst dus naar het besef van de aanwezigheid van geluiden en het bepalen van de betekenis van geluid. Het begint als een trilling die de hersenen bereikt via het auditieve systeem – waar we het daadwerkelijk horen.

Wat is decibel en hoe wordt deze gemeten?

Decibel (afgekort dB) is een meeteenheid die om de intensiteit van geluid te meten wordt gebruikt. De decibelschaal is een beetje vreemd omdat het menselijke oor ongelooflijk gevoelig is. Onze oren horen veel, van het zachte tintelen van vingertopstrelingen tot de irritant luide straalmotor. In termen van capaciteit is het geluid van de straalmotor ongeveer 1 biljoen keer luider dan het kleinste hoorbare geluid. Dit is een enorm verschil! Op de decibelschaal is het kleinste hoorbare geluid (bijna volledige stilte) 0 dB. Tien keer sterker geluid is 10 dB. Als het geluid is 100 keer luider dan bijna volledige stilte betekent dit 20 dB. Geluid bijna 1000 keer luider dan bijna volledige stilte gelijk met 30dB. Hier zijn enkele veelvoorkomende geluiden en hun decibel:

• Bijna volledige stilte – 0 dB
• Gefluister – 15 dB
• Normaal gesprek – 60 dB
• Een grasmaaier – 90 dB
• De claxon van een auto – 110 dB
• Een rockconcert of een straalmotor – 120 dB
• Een schot of vuurwerk – 140 dB

We weten zeker uit eigen ervaring dat afstand een aanzienlijke invloed op de intensiteit van geluid heeft- als u ver weg bent, neemt de kracht aanzienlijk af. Elk geluid boven 85 dB kan gehoorverlies veroorzaken, en het verlies is gerelateerd aan het volume van het geluid en de duur van de blootstelling. 90 dB geluid 8 uur lang, kan het oor beschadigen, en elke blootstelling aan 140 dB geluid zal onmiddellijke schade en daadwerkelijke pijn veroorzaken.

K.I.