Golven en geluid: informatieoverdracht
Bij informatieoverdracht brengt een golf energie en informatie van een zender naar een ontvanger. In het examen gaat het vaak om geluid en om de formule v = f·λ.
Een golf is een trilling die zich door een medium of door de ruimte verplaatst. De golf transporteert energie, maar de deeltjes van het medium trillen alleen heen en weer rond hun evenwichtsstand. Zo'n golf heet een lopende golf.
Geluid is een golf. In lucht, water en vaste stoffen botsen de deeltjes tegen hun buren. Zo ontstaat een verdichting die doorgegeven wordt. Omdat de trilling in dezelfde richting loopt als de voortplanting, is geluid longitudinaal. Licht is juist transversaal, want daarbij trilt alles loodrecht op de voortplantingsrichting.
De voortplantingssnelheid van een golf volgt uit v = Δx/Δt. Voor een periodieke golf geldt ook v = f·λ, met f in hertz en λ in meter. In lucht van 20 °C is de geluidssnelheid ongeveer 343 m/s. Hoe warmer de lucht, hoe sneller het geluid gaat.
Licht heeft een veel grotere snelheid, ongeveer 3,00·10⁸ m/s in vacuüm. Daardoor zie je bij onweer eerst de bliksem en hoor je de donder pas later.
Bij een echo kaatst geluid terug van een wand. Het geluid legt dan de afstand heen en terug af. De afstand tot de wand is dus v·t/2.
Onthoud
Een lopende golf transporteert energie zonder dat het medium meeloopt.
Geluid is longitudinaal, licht is transversaal.
Voor elke golf geldt v = f·λ.
De geluidssnelheid in lucht neemt toe bij een hogere temperatuur.
Bij een echo is de afstand tot de wand de helft van de totale afgelegde weg.
Voorbeeld uit een echt examen
ex1
Gevraagd is de golflengte van het geluid op het moment dat het net ultrasoon wordt. De frequentie is dan 20,0 kHz.
- 1
Gebruik v = f·λ, met v de geluidssnelheid in lucht van 20 °C.
Veelgemaakte fouten
Reken een frequentie in kHz eerst om naar hertz voordat je v = f·λ gebruikt.
Zie geluid niet als transversaal, want de trilling van de deeltjes ligt in de richting van de voortplanting.
Deel bij een echo de afstand door twee, omdat de tijd heen en terug is.
Snel checken
Welk type golf is geluid in lucht?
Een echo van een wand komt 0,50 s na het geluid terug. De geluidssnelheid is 343 m/s. Hoe ver staat de wand?