Bron: De Gelderlander, 20 augustus 2016.
In Bocholt, Duitsland, verstoort de blauwalg het zwemwater. Dat gebeurt ook in vele plassen in Nederland. In de heetste maanden moet een aantal plassen zelfs gesloten worden. Blauwalg kan bij mensen allerlei irritaties veroorzaken en kan voor kleine kinderen zelfs gevaarlijk zijn. Het stadsbestuur van Bocholt zet een nieuw middel in: ultrageluid. Blauwalgen hebben zwemblaasjes waardoor ze op het wateroppervlak kunnen drijven. De ultrasone geluidsgolven vernietigen de blaasjes, de algen zinken en sterven bij gebrek aan licht en zuurstof.
a) Wat is ultrageluid?
Het ultrageluid wordt onder water geproduceerd door sterke geluidsbronnen. Het geluid plant zich dan door het water voort. Geluidsgolven zijn longitudinale golven.
b) Wat zijn de kenmerken van longitudinale golven?
c) Waarom kunnen in water geen transversale golven ontstaan?
d) Zoek de geluidssnelheid in water en in lucht op.
In een onderzoek naar de vernietiging van blauwalg door geluid werd een geluidsbron genomen met een frequentie van 1 MHz. Uit berekeningen bleek dat deze frequentie het meest effectief zou moeten zijn.
e) Bereken de golflengte van dit geluid, zowel in water als in lucht..
De blauwalgen hebben blaasjes die ervoor zorgen dat ze blijven drijven. Door resonantie trillen deze blaasjes kapot.
f) Wat is resonantie?
g) Beredeneer hoe groot de afmetingen van de blaasjes moeten zijn om bij deze frequentie kapot te kunnen trillen. We nemen aan dat de blaasjes zich boven water bevinden en voornamelijk gevuld zijn met stikstof.
Uitwerking vraag (a)
Ultrasoon geluid heeft frequenties die wij niet kunnen horen: f > 20 kHz.
Uitwerking vraag (b)
Longitudinale golven zijn golven waarbij de trillingsrichting dezelfde is als de voortplantingsrichting.
Uitwerking vraag (c)
Watermoleculen trekken elkaar niet aan. Ze kunnen elkaar alleen in beweging krijgen als ze tegen elkaar botsen. Dus een verdichting van watermoleculen naar rechts wordt steeds door de buren naar rechts doorgegeven.
Uitwerking vraag (d)
BINAStabel 15A leert: in water ongeveer 1,5 km/s en in lucht 340 m/s.
Uitwerking vraag (e)
Er geldt: λ = v/f.
In water 1500/1000000 Hz = 1,5 . 10-3 m = 1,5 mm.
In lucht 340/1000000 Hz = 3,4 . 10-4 m = 0,34 mm.
Uitwerking vraag (f)
Bij resonantie trilt een voorwerp mee met een ander trillend voorwerp als het dezelfde frequentie heeft.
Uitwerking vraag (g)
De afmeting van de blaasjes moet dan in de orde van 0,34 mm zijn.
