Informatieoverdracht met trillingen en golven
Dieren, medische apparaten en radio gebruiken trillingen en golven om informatie over te brengen. In het examen lees je met (u,t)- en (u,x)-diagrammen de eigenschappen van zo'n trilling of golf af.
Een geluid of een signaal is een trilling die zich door de ruimte verplaatst. Bij informatieoverdracht gebruik je vaak een trilling met een herkenbare vorm.
In een (u,t)-diagram zie je hoe de uitwijking u verandert in de tijd, op één plek. Uit dat diagram lees je de periode T af. Dat is de tijd van één volledige trilling. De frequentie reken je uit met f = 1/T. Hoe korter de periode, hoe hoger de frequentie.
In een (u,x)-diagram zie je de uitwijking op één moment, langs de afstand x. Uit dat diagram lees je de golflengte λ af. Dat is de afstand van één volledige golf. Met v = f · λ reken je de golfsnelheid uit.
Een cardiogram laat het ritme van het hart zien. Een oscillogram laat een trilling zien op een oscilloscoop. Bij beide lees je de periode en de amplitude af op dezelfde manier.
Let op de assen. Op de horizontale as van een (u,t)-diagram staat de tijd. Op die van een (u,x)-diagram staat de plaats. Lees ook de schaal goed af, want daar gaan veel fouten in.
Onthoud
Een (u,t)-diagram laat de trilling op één plek zien als functie van de tijd.
Een (u,x)-diagram laat de golf op één moment zien als functie van de plaats.
Uit de periode T volgt de frequentie met f = 1/T.
Uit de golflengte λ en de frequentie f volgt de golfsnelheid met v = f · λ.
Voorbeeld uit een echt examen
ex1
Fabio heeft de roep van een vleermuis opgenomen en in een (u,t)-diagram gezet. Met figuur 1 bepaal je van welke vleermuis hij de roep heeft opgenomen.
- 1
In het (u,t)-diagram wordt de periode van de trilling aan het einde van de puls groter.
Veelgemaakte fouten
Een langere periode betekent een lagere frequentie, omdat f = 1/T. Denk dus niet dat een langere periode een hogere frequentie geeft.
Op de horizontale as van een (u,x)-diagram staat de plaats en niet de tijd. Lees de golflengte af als afstand en niet als tijd.
Zet de periode eerst om naar seconden voordat je f = 1/T gebruikt. Anders klopt de eenheid van de frequentie niet.
Snel checken
In een (u,t)-diagram wordt de periode van een geluid aan het einde groter. Wat gebeurt er dan met de frequentie?
In een (u,t)-diagram is de periode van een trilling 0,020 ms. Wat is de frequentie van de trilling?