Een opgave van de redactie van Stichting Exaktueel. Op basis van artikelen in de media worden opgaven gemaakt die aansluiten bij het natuurkunde onderwijs in het voortgezet onderwijs.
Opgave
Vragen en opdrachten bij dit artikel
Over het algemeen is het gebruikelijk om het geluidsniveau aan te geven in de eenheid dB(A). In het artikel in het Technisch Weekblad is dat niet gedaan.
a) Wat is het verschil tussen de eenheden dB en dB(A)? Zoek op internet.
b) Maakt het bij 100 dB veel uit of de eenheid van geluidsniveau in dB of dB(A) wordt gegeven?
c) Bereken de geluidsterkte in watt per vierkante meter bij een geluidsniveau van 100 dB
d) Met hoeveel watt per vierkante meter neemt de geluidssterkte af bij een vermindering van 20 dB?
e) Waarom is de maat voor geluidsterkte in geen goede maat voor het menselijk gehoor?
Uitwerking vraag (a)
De eenheid dB(A) houdt rekening met het feit dat het menselijk gehoor niet voor alle frequenties even gevoelig is. Afgesproken is dat een toon van 1000 Hz als standaard wordt genomen. Omdat het gehoor voor lagere (kleiner dan 1000 Hz) en hogere (groter dan 1000Hz) tonen minder gevoelig is moeten de fysische dB-waarden worden gecorrigeerd.
Uitwerking vraag (b)
Het verschil in gevoeligheid voor verschillende frequenties neemt af naarmate het geluid harder wordt.
Bij 100 dB is het verschil voor de lage tonen nul en voor de hoge tonen gering.
Zie figuur hieronder. In de figuur zie je de gelijke luidheidkrommen voor zuivere tonen [Binas tab 27C noemt dit isofonen]. De krommen geven aan hoe hard een toon wordt gehoord bij verschillende frequenties. De onderste curve is de gehoordrempel, de bovenste curve de pijngrens.
Bij 100 dB is de lijn bij frequenties lager dan 1000 Hz, horizontaal. Tussen 1000 en 6000 Hz is het gehoor naar verhouding zeer gevoelig en is er dus minder geluidsintensiteit (dB) nodig om de toon als even luid te ervaren.
Hierdoor ervaar je bij deze frequenties een toon van 100 dB juist harder, dus je hoort 'meer' dan 100 db(A). Boven 600 Hz moet het geluid juist harder zijn (meer dan 100 dB) om hem te ervaren als 100 dB(A).
Dus hangt het antwoord af van de frequentie van het geluid.
Isofonen zijn lijnen die bij verschillende frequenties punten verbinden met dezelfde luidheid. Die dus door het menselijk oor als even luid worden ervaren.
Uitwerking vraag (c)
In dB geldt voor het geluidsniveau . Zie Binas tabel 35B.2.
Hierin is de geluidsterkte die we nog nét kunnen horen:
Invullen = 100 dB levert:
100 = 10 log() geeft: 10 = log(
Met de eigenschap van de logaritme betekent dat:
Het geluid is dus een factor 10 miljard sterker dan de gehoordrempel. Het menselijk gehoor heeft een zeer groot bereik.
Uitwerking vraag (d)
Een vermindering van 100 naar 80 dB betekent dat de geluidsterkte een factor 100 kleiner wordt, zoals blijkt uit deze berekening:
Uitwerking vraag (e)
Het gehoor heeft een logaritmisch ‘ervaren als‘ van het geluid. Een verhoging van 10 dB wordt als een verdubbeling van geluidsterkte ervaren.
Dat betekent dat een afname van 20 dB wordt ervaren als een afname met een factor 4.
Meer opgaven van de redactie van Exaktueel kunt u hier vinden.
