geluidsgolven
stelde deze vraag op 06 juni 2018 om 20:51.Reacties
> Hiermee bedoel ik de vorm van de sinusoïde met een bijhorende speciale naam. Op internet lees ik bijvoorbeeld harmonische trilling?
Er zijn trillingen (periodiek herhalend rondom een evenwichtspunt maar misschien heel grillig in verloop) en er zijn harmonische trillingen. Dat zijn periodieke trillingen maar met als extra eigenschap dat bij een uitwijking uit de evenwichtsstand er een terugduwende kracht is die evenredig sterker wordt naarmate de uitwijking groter is. Dus F = - Cu (u=uitwijking, C een constante, bekend als "veerconstante). De "-" geeft aan dat uitwijking en kracht tegengesteld zijn.
Het bijzondere van harmonische trillingen is dat de wiskundige oplossing van F = - Cu alleen door een sinus-vormige functie kan worden ingevuld.
Harmonische trillingen zijn dus gewoon trillingen met als bijzonderheid een sinusvormig verloop van de grafiek waarin uitwijking en tijd uitstaan.
Geluidsgolven zijn er maar in 1 soort: longitudinale harmonische trillingen. Daarbij bewegen luchtdeeltjes in (en tegen) de richting van voortplanting in. Netto blijven de deeltjes op hun plaats (het waait niet als iemand praat) maar ze bewegen wel naar voor- en naar achteren en geven zo de energie van een geluidsgolf door. In vacuum zijn geen luchtdeeltjes. Er wordt dan ook geen geluid doorgegeven. In het heelal (bijna vacuum) hoor je dus niets. Die ontstekende lawaaimakende raketten in science fiction films zijn dus nep.
Voor een voorbeeld van verdichtingen en verdunningen die bij longitudinale golven voorkomen (ipv hoge toppen en lage dalen in een golvend touw - een typisch transversale golf) zie https://www.natuurkunde.nl/vraagbaak/17360
In de praktijk hoor je zelden een enkele zuivere toon (bijv. stemvork) en is het een optelsom van allerlei zuivere geluidstonen die samen het stemgeluid geven of het geluid van een viool of piano (zie tekening onder vergelijken met een "zuivere" toon van 1 sinusgolf).
De viool en pianotoon laten wel meteen hun periodieke karakter zien, maar pas met wat wiskunde ("Fourier analyse") kun je aantonen dat die niet-zo-sinusachtige golven feitelijk een optelsom zijn van een heleboel wel sinusvormige (zuivere toon) golven zoals onderstaande figuur wil duidelijk maken. De toon die je hoort ("sum") bestaat uit 3 tonen ("grondtoon 1f", "boventonen 2f (dubbele frequentie) en 3f (drievoudige frequentie)" - tonen specifiek voor een instrument of stem).
Er zijn trillingen (periodiek herhalend rondom een evenwichtspunt maar misschien heel grillig in verloop) en er zijn harmonische trillingen. Dat zijn periodieke trillingen maar met als extra eigenschap dat bij een uitwijking uit de evenwichtsstand er een terugduwende kracht is die evenredig sterker wordt naarmate de uitwijking groter is. Dus F = - Cu (u=uitwijking, C een constante, bekend als "veerconstante). De "-" geeft aan dat uitwijking en kracht tegengesteld zijn.
Het bijzondere van harmonische trillingen is dat de wiskundige oplossing van F = - Cu alleen door een sinus-vormige functie kan worden ingevuld.
Harmonische trillingen zijn dus gewoon trillingen met als bijzonderheid een sinusvormig verloop van de grafiek waarin uitwijking en tijd uitstaan.
Geluidsgolven zijn er maar in 1 soort: longitudinale harmonische trillingen. Daarbij bewegen luchtdeeltjes in (en tegen) de richting van voortplanting in. Netto blijven de deeltjes op hun plaats (het waait niet als iemand praat) maar ze bewegen wel naar voor- en naar achteren en geven zo de energie van een geluidsgolf door. In vacuum zijn geen luchtdeeltjes. Er wordt dan ook geen geluid doorgegeven. In het heelal (bijna vacuum) hoor je dus niets. Die ontstekende lawaaimakende raketten in science fiction films zijn dus nep.
Voor een voorbeeld van verdichtingen en verdunningen die bij longitudinale golven voorkomen (ipv hoge toppen en lage dalen in een golvend touw - een typisch transversale golf) zie https://www.natuurkunde.nl/vraagbaak/17360
In de praktijk hoor je zelden een enkele zuivere toon (bijv. stemvork) en is het een optelsom van allerlei zuivere geluidstonen die samen het stemgeluid geven of het geluid van een viool of piano (zie tekening onder vergelijken met een "zuivere" toon van 1 sinusgolf).
De viool en pianotoon laten wel meteen hun periodieke karakter zien, maar pas met wat wiskunde ("Fourier analyse") kun je aantonen dat die niet-zo-sinusachtige golven feitelijk een optelsom zijn van een heleboel wel sinusvormige (zuivere toon) golven zoals onderstaande figuur wil duidelijk maken. De toon die je hoort ("sum") bestaat uit 3 tonen ("grondtoon 1f", "boventonen 2f (dubbele frequentie) en 3f (drievoudige frequentie)" - tonen specifiek voor een instrument of stem).
