Vraag 9Geluidssnelheid
Schreef je op papier? Maak een foto van je uitwerking op papier. Je foto blijft privé en de nakijker leest hem. Zet je naam er niet op.
Hoe pak je dit aan?
- In figuur 4 vergelijk je het signaal van de toongenerator met het microfoonsignaal.
- Lees op de horizontale as af hoeveel tijd er zit tussen twee bij elkaar horende pieken, en reken die tijd uit met de schaal van de figuur.
- Gebruik de formule die afstand, snelheid en tijd met elkaar verbindt, met de afstand uit de opgave.
- Rond je uitkomst af op twee significante cijfers en zet de eenheid erbij.
Hier verliezen leerlingen punten
- Veel leerlingen vergeten de afstand om te rekenen naar meters voordat ze de snelheid uitrekenen.
- Let goed op de tijdseenheid, want de schaal van de figuur is in microseconden en je antwoord moet in een andere eenheid.
- Lees niet de hele periode af, maar het tijdsverschil tussen de twee signalen, anders komt je tijd niet overeen met de afstand.
Met een gratis account wordt je antwoord nagekeken per scorepunt, volgens het officiële correctievoorschrift. Wat je hier typt, blijft bewaard.
De vraag als tekst
In deze opgave worden twee experimenten besproken om de geluidssnelheid te bepalen: één voor de geluidssnelheid in lucht en één voor de geluidssnelheid in water. figuur 1 Geluidssnelheid in lucht Om de geluidssnelheid in lucht te bepalen wordt een hoge buis gevuld met water. Zie figuur 1. De bovenkant van de buis is open. Daarboven trilt een stemvork met een frequentie f . Via een kraantje onderaan de buis loopt de buis langzaam leeg. Na enige tijd bereikt de waargenomen geluidssterkte een maximum. Er treedt dan resonantie op. Vervolgens neemt de geluidssterkte weer af, waarna een tijdje later een tweede maximum wordt bereikt. De gemeten afstanden h en h horen bij 1 2 de waterniveaus waarbij resonantie optreedt.
De buik, die bij resonantie bij het open uiteinde van de buis ontstaat, ligt op enige afstand Δ L buiten de buis.
Geluidssnelheid in water Voor het bepalen van de geluidssnelheid in water worden een onderwatermicrofoon en een onderwaterluidspreker in een bak water gedompeld. In figuur 2 is de opstelling schematisch weergegeven. De luidspreker wordt aangesloten op een toongenerator. figuur 2 In figuur 3 is het signaal weergegeven van de toongenerator. De horizontale as is ingesteld op 100 μs/cm . figuur 3
In eerste instantie bevindt de microfoon zich direct voor de luidspreker. Vervolgens wordt de afstand steeds groter gemaakt. Het microfoonsignaal verschuift daarbij steeds verder naar rechts, terwijl het luidsprekersignaal gelijk blijft. Alleen het geluid dat de microfoon rechtstreeks bereikt is weergegeven. Eventuele reflecties zijn weggefilterd. Figuur 4 toont de signalen op het moment dat de afstand tussen luidspreker en microfoon 24 cm is. Tijdens het verplaatsen van de microfoon is het microfoonsignaal nog niet in fase geweest met het signaal van de toongenerator. figuur 4
Bepaal de geluidssnelheid die volgt uit figuur 4. Noteer je antwoord in twee significante cijfers.