Geluidssnelheid

Leerdoelen

•Je kunt de geluidssnelheid in verschillende stoffen opzoeken in de Binas

•Je kunt rekenen met de geluidssnelheid door gebruik te maken van de formules=v\cdot ts=vt

•Je kunt uitleggen hoe een echo werkt en hoe deze wordt gebruikt in echolocatie

Geluidssnelheid in verschillende stoffen

Geluid is een trilling die zich door een medium, zoals lucht, water of een vaste stof, voortplant. Elk medium heeft zijn eigen voortplantingssnelheid voor geluid. Deze snelheid kan worden opgezocht in de Binas, waar je een tabel vindt met de geluidssnelheden in verschillende stoffen en bij verschillende temperaturen. Bijvoorbeeld, de geluidssnelheid in lucht bijgraden Celsius is332\operatorname{m\/s}332\operatorname{ms}332\operatorname{ms}332\operatorname{ms}332\operatorname{m}332\operatorname{mm}332\operatorname{mm}332\operatorname{mm}332\operatorname{mm}332\operatorname{mm}332\operatorname{mm}332\operatorname{mm}332\operatorname{mm}332m332332m332m/, terwijl deze bijgraden Celsius343\operatorname{m\/s}343\operatorname{m\/sm}343\operatorname{msm}343\operatorname{msm}343\operatorname{msm}343\operatorname{mm}343m343343m343m/is.

Rekenen met geluidssnelheid

De formule om de afstand te berekenen die geluid aflegt, is vergelijkbaar met die voor beweging:s=v_{geluid}\cdot ts=v_{gelui}\cdot ts=v_{gelu}\cdot ts=v_{gel}\cdot ts=v_{ge}\cdot ts=v_{g}\cdot ts=v\cdot ts=vt, waarbij:

•de afstand in meters is,

•v_{geluid}v_{gelui}v_{gelu}v_{gel}v_{ge}v_{g}de geluidssnelheid in meters per seconde is,

•de tijd in seconden is.

Voorbeeldopgave

Stel, je speelt trompet in een zaal bij kamertemperatuur (graden Celsius) en de zaal ismeter lang. Hoe lang duurt het voordat de achterste mensen jouw muziek kunnen horen?

Gegeven:

•Afstand (s) =meter

•Geluidssnelheid (v) =343\operatorname{m\/s}343\operatorname{ms}343\operatorname{ms}343\operatorname{ms}343\operatorname{m}343\operatorname{mm}343m343343m343m/343m/343m/343m/(bij kamertemperatuur)

Gevraagd: Tijd (t)

Oplossing: Gebruik de formules=v_{geluid}\cdot ts=v_{gelui}\cdot ts=v_{gelu}\cdot ts=v_{gel}\cdot ts=v_{ge}\cdot ts=v_{g}\cdot ts=v\cdot ts=v\cdots=vs=sen schrijf deze om voor:t=\frac{s}{v_{geluid}}t=\frac{s}{v_{gelui}}t=\frac{s}{v_{gelu}}t=\frac{s}{v_{gel}}t=\frac{s}{v_{ge}}t=\frac{s}{v_{g}}t=\frac{s}{v}t=\frac{s}{\placeholder{}}t=st=t=st=s_{v}t=st=tt=t=st=st=st=st=st=st=ttt\equivtt\equivt\equiv st\equivt-t. Vul de waarden in:t=\frac{80}{343}\approx0,23t=\frac{80}{343}0,23t=\frac{80}{343}0,23t=\frac{80}{343}0,23t=\frac{80}{343}0,23t=\frac{80}{343}0,23t=\frac{80}{343}0,23t=\frac{80}{343}0,23t=\frac{80}{343}0,23t=\frac{80}{343}=0,23t=\frac{80}{34}=0,23t=\frac{80}{3}=0,23t=\frac{80}{\placeholder{}}=0,23t=80=0,23t=80/=0,23t=80/3=0,23t=80/34=0,23seconden. Het duurt dusseconden voordat het geluid de achterste mensen bereikt.

Hoe werkt een echo?

Een echo ontstaat wanneer geluidsgolven een object raken en worden teruggekaatst naar de bron. Dit principe wordt gebruikt in echolocatie, zoals bij vleermuizen. Een vleermuis zendt een geluidssignaal uit dat terugkaatst wanneer het een prooi tegenkomt. Door de tijd te meten die het geluid nodig heeft om terug te keren, kan de vleermuis de afstand tot de prooi berekenen.

Ook boten kunnen gebruikmaken van een echo. Er wordt een geluidsgolf door het water gestuurd en er wordt gemeten hoelang het duurt voordat deze geluidsgolf is teruggekaatst en weer bij de boot is aangekomen. Met deze gegevens kan er worden bepaald hoe diep het water is.

Echo en afstand berekenen

Bij het berekenen van de afstand met een echo moet je rekening houden met het feit dat het geluid twee keer de afstand tot het object aflegt (heen en terug). De afstand die het geluid aflegt is gelijk aan twee keer de afstand tot het object zelf. Duss_{totaal}=2\cdot ss_{totaal}=2\cdots_{totaal}=2s_{totaal}=s_{totaal}s_{totaa}s_{tota}s_{tot}s_{to}s_{t}s, wat2\cdot s=v_{geluid}\cdot t2\cdot s=v_{geluid}\cdot2\cdot s=v_{geluid}2\cdot s=v_{gelui}2\cdot s=v_{gelu}2\cdot s=v_{gel}2\cdot s=v_{geli}2\cdot s=v_{gelii}2\cdot s=v_{geliid}2\cdot s=v_{gelii}2\cdot s=v_{geli}2\cdot s=v_{gel}2\cdot s=v_{geli}2\cdot s=v_{geliu}2\cdot s=v_{geliui}2\cdot s=v_{geliuid}2\cdot s=v_{geliui}2\cdot s=v_{geliu}2\cdot s=v_{geliu}2\cdot s=v_{gel}2\cdot s=v_{ge}2\cdot s=v_{g}2\cdot s=v2\cdot s=2\cdot s2\cdot2geeft.