The “Sound of Silence, “”Sound and Vision,” and musical hills alive with the sound of music-yes, sound is all around us in songs and our daily lives.
maar wat is geluid precies, en meer in het bijzonder, wat is geluidsenergie? Is er geluid als niemand het hoort? (OK, we worden een beetje filosofisch hier, maar je kunt zien hoe het leidt tot zoveel meer vragen.)
bijna iedereen geniet van bepaalde geluiden die over een breed spectrum komen, of het nu de Beatles zijn die over een merel zingen of de ASMR rage van stille geluiden. Ondertussen hebben sommige werknemers bescherming nodig tegen geluidsenergie en gehoorbescherming – van helikopterpiloten tot werknemers van booreilanden die zware machines gebruiken.
laten we eens kijken naar definities van geluidsenergie en hoe ons begrip van geluidsbronnen onze wereld mede vorm geeft.
Wat is de definitie van geluidsenergie?
voordat we geluidsenergie definiëren, moeten we twee hoofdtypen van energie in het universum begrijpen:
- potentiële energie, of energie die ergens is opgeslagen
- kinetische energie, de bewegingsenergie
deze energieën kunnen worden onderverdeeld in andere vormen van energie. Toch blijven potentie en kinetische energie de pijlers van energiebegrip. Neem een kijkje in onze gids over potentiële en kinetische energie voor dieper inzicht in deze energieën.
geluidsenergie is een van deze energieonderverdelingen. Een geluidsgolf is een vorm van mechanische energie. Geluidsenergie is de energie die vrijkomt door trillingen van een object-geluid is wat je krijgt van trillingen. Geluid reist als geluidsgolven, die vibrerende deeltjes zijn. En geluidsgolven kunnen door gas, vloeistoffen en vaste stoffen reizen.
Hoe Wordt Geluidsenergie Geproduceerd?
laten we een bongo drum nemen en op de vloer leggen, klaar om gespeeld te worden. Het heeft potentiële energie in deze positie. Nu, laten we het drumvel raken met onze handen. Die handbeweging is kinetische energie.
wanneer uw hand (kinetische energie) de bongo (potentiële energie) raakt, trillen het drumhoofd en de huid van de bongo, waardoor de omringende luchtmoleculen trillen. Ze trillen ook tegen alle nabijgelegen luchtmoleculen in de buurt, waardoor een trillingsketenreactie ontstaat. De trillende luchtmoleculen trillen tegen naburige deeltjes, dan de volgende reeks moleculen, enzovoort, waardoor een geluidsgolf ontstaat die vanuit de bron naar buiten reist.
deze trillende moleculen of deeltjes, afkomstig van een trillend object, vormen een geluidsgolf. Het is bijvoorbeeld gemakkelijk om iemands stem te horen als je face-to-face praat met een paar centimeter ertussen — de geluidsgolf reist naar elke persoon. Als je de afstand verdubbelt en je rug naar elkaar keert, zal het moeilijker zijn om elkaars gesproken stemmen te horen. De geluidsgolven reizen weg van beide mensen.
geluidsgolven bewegen wanneer een object trilt; dit wordt voortplanting genoemd. Geluidsgolven die de luchtmoleculen om ons heen trillen, worden gedetecteerd door het menselijk oor, waardoor het trommelvlies trilt. Hoe groter de geluidstrillingen, hoe luider het geluid – dit staat bekend als de geluidsintensiteit. De intensiteit wordt bepaald door hoe sterk de luchtdeeltjes trillen en laat zien hoeveel energie er in een geluidsgolf zit.
om je voor te stellen hoe een geluidsgolf eruit ziet, denk aan een Slinky wave gemaakt met een van die coily speelgoed uit je kindertijd. Als je de Slinky op en neer beweegt of links en rechts van het ene uiteinde, creëer je een continue golf die langs de Slinky reist. Hetzelfde gebeurt met geluid – de trillingen reizen naar buiten als golven, in dezelfde richting.
het menselijk lichaam kan veel verschillende geluiden maken om het fenomeen te verklaren. Je kunt in je handen klappen, zingen, je knokkels kraken, of zelfs wat water slikken. Al deze acties produceren verschillende soorten geluiden, en dus geluidsgolven.
Heeft Geluid Energie?
Ja, geluid heeft energie. De golven van vibratie zijn de energie van geluid.
Hoe kunnen we geluid horen energie en geluidsgolven?
bron
geluidsgolven reizen door de lucht, of vloeistoffen, of vaste stoffen, en komen bij onze oren. De golven reizen door onze oorkanalen en gaan dan door naar onze trommelvliezen en laten onze gehoorbeentjes — drie kleine botjes in onze oren — trillen.
vanaf hier brengen onze nu trillende gehoorbeentjes de geluidsgolven over naar ons slakkenhuis. Op dit punt zetten zogenaamde haarcellen al die golven om in signalen die ons brein kan begrijpen en interpreteren, of “horen”, wat wij als geluid begrijpen.
denk na over het luisteren naar muziek. Laten we hetzelfde muziekstuk drie keer spelen, maar onder verschillende omstandigheden. De eerste keer, luister ernaar terwijl je in dezelfde kamer staat als de stereo. Het lied moet duidelijk zijn als het door de lucht reist. De tweede keer, laat een bad (genieten!) en luister naar de muziek terwijl je je hoofd en oren onder water houdt. Het geluid verandert omdat geluidsgolven sneller onder water reizen. En tot slot, luister naar de muziek in een aangrenzende kamer, met alle deuren dicht.
hetzelfde muziekstuk zal in elke omgeving anders klinken omdat geluidsgolven op verschillende manieren door elk element (lucht, water, muren) reizen.
Hoe Luid Is Geluid?
geluidsgolven veranderen afhankelijk van de luidheid van het geluid. Hoe groter de trillingen, hoe luider het geluid, en hoe groter de hoeveelheid energie in de geluidsgolf.
als we licht tikken op onze bongo trommel, maakt het minder trillingen-en weinig lawaai-dan als we de trommel met een houten lepel met al onze kracht slaan.
hoe groter de trillingen, hoe groter de amplitude van de geluidsgolf. De amplitude is de hoogte van de geluidsgolf. Een oorverdovend geluid maakt een enorme geluidsgolf met een hoge amplitude, terwijl stillere geluiden kleinere geluidsgolven hebben.
zowel luidheid als toonhoogte beïnvloeden het menselijk oor. Overmatige geluidsenergie – met enorme geluidsgolven-kan ons ernstige pijn en schade toebrengen en in extreme gevallen doof maken.
Waarom Hebben Geluiden Verschillende Toonhoogtes?
zoals we hebben gezien, wordt het geluid van een geluidsgolf bepaald door zijn hoogte: hoe hoger de Golf, hoe luider het geluid. Een geluidsgolf wordt ook gekenmerkt door zijn lengte of de ruimte tussen de piek van elke golf. Denk aan de afstand tussen regelmatige golven die tegen de kust aanlopen.
geluidsgolven met pieken die zeer dicht bij elkaar liggen, produceren hogere toonhoogten. Dat komt omdat ze heel snel trillen. Muziekinstrumenten zoals trompetten hebben hoge klanken en creëren geluidsgolven die dicht bij elkaar liggen.
omgekeerd produceren geluidsgolven met verder uit elkaar liggende golfpieken lagere toonhoogten. Deze geluidsgolven trillen langzamer. Een hobo of fagot zijn Muziekinstrumenten met een lagere toonhoogte.
een xylofoon illustreert dit pitchverschil perfect. De lagere, zwaardere en grotere balken produceren een langzamere geluidsgolf met grotere afstand tussen hen dan de hogere toonhoogte van de kleinere, lichtere balken.
stemvorken zijn er in verschillende toonhoogtes en maten. Hoe kleiner de stemvork, hoe hoger de toonhoogte (ervan uitgaande dat alle gebruikte materialen hetzelfde zijn), en hoe groter de stemvork, hoe lager de toonhoogte. Als je dezelfde stemvork twee keer raakt, één keer zachtjes en één keer met kracht, zal de harder getroffen poging luider resoneren omdat het meer geluidsenergie heeft.
als de toonhoogte van een geluid te hoog is voor het menselijk oor, noemen we het ultrasoon. Als het te laag is, noemen we het infrasonisch. Architecten en geluidstechnici bestuderen geluidsreizen, akoestiek genoemd, bij het ontwerpen van concertzalen, bioscopen en overal waar geluid essentieel is. Harde oppervlakken reflecteren geluid goed en creëren echo ‘ s, terwijl zachtere oppervlakken zoals tapijten geluid absorberen, waardoor echo wordt verminderd.
Hoe Meten We Geluid?
geluid wordt gemeten in decibel, ook bekend als het geluidsenergie-dichtheidsniveau of de geluidsdruk.
Wat Is de snelheid van geluid?
bron
verschillende factoren kunnen de geluidssnelheid beïnvloeden, zoals de luchttemperatuur, het materiaal waar de geluidsgolf doorheen gaat en de frequentie van de geluidsgolf.
op aarde, op zeeniveau, bij een luchttemperatuur van 15 graden Celsius, is de geluidssnelheid 761,2 mph (1,225 km/h). Geluid beweegt sneller door warmere lucht. Als zodanig, hoe hoger in de atmosfeer je bent, hoe lager de vereiste snelheid is om de geluidsbarrière te doorbreken.
het eerste vliegtuig dat de geluidsbarrière doorbrak en met supersonische snelheid vloog, was een Bell X-1-raket aangedreven onderzoeksvliegtuig. Op 14 oktober 1947 werd het toestel hoog de atmosfeer in gesleept en losgelaten. Het brak de (lokale) geluidsbarrière met 662 mijl per uur (1.066 km/u).
een sonische boom treedt op wanneer vliegtuigen sneller gaan dan de geluidssnelheid. Een geluid als donder wordt gehoord omdat de lucht met grote kracht opzij wordt geduwd, waardoor een schokgolf ontstaat. De verplaatste, onder druk staande luchtdeeltjes bewegen naar buiten in alle richtingen, en de druk die vrijkomt uit de schokgolf wordt gehoord als een sonische boom.
Wat Is het Doppler-Effect?
geluidsgolven kunnen trucs op uw oren spelen in wat bekend staat als het Doppler-Effect.
een auto die u nadert, bijvoorbeeld, heeft een hoge geluidskwaliteit die daalt wanneer hij voorbij u gereden heeft, ondanks dat de geluidsproductie van de auto helemaal niet verandert. Als je in het voertuig zat, zou je helemaal geen verandering in het lawaai van de auto merken. De geluidsgolflengtefrequenties van de auto blijven hetzelfde gedurende het naderen en passeren van u.
de snelheid van de auto die naar u toe beweegt, zorgt er echter voor dat de geluidsgolven uw oor sneller of sneller raken dan het voertuig doet. Daardoor klinkt de toonhoogte van de motor hoger. Het tegenovergestelde gebeurt zodra de auto U passeert — de geluidsgolven komen naar uw oor langzamer en op een lagere frequentie, waardoor het geluid lager.
Waarom hoor je geen geluid in de ruimte?
ruimte is een vacuüm, zonder luchtmoleculen zodat geluidsgolven trillen. Geluid is een mechanische golf en kan dus niet door een vacuüm reizen. Er zijn geen luchtmoleculen in het vacuüm dat de geluidsgolf kan trillen.
we kunnen het visueel maken door te denken aan een stadion vol met mensen die een stadiongolf uitvoeren. De mensen zijn de luchtmoleculen, en ze bewegen-of trillen-om de stadiongolf gaande te houden. Geluidsgolven (de stadiongolf) kunnen bewegen als er luchtmoleculen (mensen) zijn. Er zijn geen luchtmoleculen (mensen) in een vacuüm, dus de geluidsgolf kan niet bewegen en geluid maken, net zoals er geen stadiongolf is zonder mensen.
praktisch gebruik van geluidsenergie
bron
geluidsenergie is niet beperkt tot het communiceren en horen van wat er om ons heen gebeurt. Geluid opnemen is één ding, maar nu kunnen we geluidsenergie op vele manieren gebruiken om onze levensstijl te verbeteren.
Hoe Wordt Geluidsenergie Gebruikt?
gezonde energie is nuttige energie. De dagelijkse geluidsenergie stelt ons in staat om te weten wanneer telefoons rinkelen, naar muziek te luisteren, te communiceren door te praten en een vrachtauto te horen toeteren om te waarschuwen voor gevaar. Dit zijn slechts enkele voorbeelden van geluidsenergie.
ultrageluid-trillingen op een toonhoogte die te hoog is voor mensen om te horen — is van cruciaal belang voor de medische sector. Echografie gebruikt dezelfde echolocatiemethode om aanstaande moeders hun zich ontwikkelende baby te tonen via een scan.
echografie kan ook nierstenen breken of worden gebruikt om organen te scannen.
ondertussen stelt sonar schepen in staat om te navigeren en de zeeën te doorzoeken, de zeebodem in kaart te brengen of gezonken schepen te zoeken.
Gebruikt Sonar Geluidsgolven?
Sonar staat voor Sound Navigation and Ranging. Sonar is veel gebruikt op zee om de oceanen in kaart te brengen, gevaren te lokaliseren, te zoeken, en meer.
Sonar gebruikt geluidsgolven omdat geluidsgolven in water verder reizen dan radar of licht.
actieve sonar pulseert geluidsgolven in objecten en “luistert” naar echo ‘ s die het onderzochte gebied in kaart kunnen brengen. Passieve sonar omvat “luisteren” naar geluidsgolven in de oceaan, zoals andere boten of walvissen.
Wat is het verschil tussen geluidsgolven en radiogolven?
we hebben gezien dat geluiden gemaakt zijn van golven. Als we naar de radio luisteren, produceert het geluid. Toch zijn geluidsgolven en radiogolven fundamenteel verschillend van elkaar.
een radio ontvangt golven die worden uitgezonden. Het kritieke verschil tussen geluidsgolven en radiogolven is dat de radiogolf een soort elektromagnetische golf is. Geluidsgolven daarentegen zijn trillingen die een mechanische golf maken.
radiogolven kunnen ook door stofzuigers reizen, in tegenstelling tot geluidsgolven. Daarom communiceren satellieten als Voyager 1 met de aarde met radiogolven.
kan geluidsenergie worden omgezet in elektrische energie?
bron
Ja, we kunnen geluidsenergie omzetten in elektrische energie. Een wijdverbreid voorbeeld is een microfoon.
wanneer iemand in een microfoon spreekt of zingt, reist de geluidsenergie door de microfoon naar een middenrif. Op zijn beurt trilt het membraan en beweegt een magneet in de buurt van een spoel. De microfoon produceert nu een elektrisch signaal.
het elektrische signaal van de microfoon gaat meestal naar een luidspreker, waarna de luidspreker het elektrische signaal weer omzet in geluidsgolven. Als gevolg daarvan heb je je concert, karaoke, of conferentie evenement.
het onderzoek naar de omzetting van lawaai in waardevolle elektrische energie voor het aandrijven van apparaten bevindt zich nog in een zeer vroeg stadium. Zoals Gezien met de microfoon, is het mogelijk, maar geluid om elektriciteit conversie op gunstige niveaus blijft theoretisch meer dan praktisch.
u kunt echter een aantal geweldige akoestische levitatie-Experimenten uitvoeren met geluidsgolven en geluidsenergie.
Wie Heeft Geluidsenergie Ontdekt?
verschillende bekende namen hebben bijgedragen aan de ontdekking van geluidsenergie. De Griekse filosoof Pythagoras experimenteerde al in de 6e eeuw v.Chr. met trillende snaareigenschappen. Aristoteles veronderstelde dat geluidsgolven zich voortplanten in de lucht door de beweging van de lucht. In de eerste eeuw v.Chr. leidde de Romeinse architect Vitruvius met succes geluidsgolftransmissiemechanismen af. Galileo bestudeerde geluidsgolven en akoestiek in de 16e en 17e eeuw en tilde de studie op tot een wetenschappelijk niveau. De Franse wiskundige Marin Mersenne bevorderde de trillingsstudie en verschafte drie wetten die de basis vormen van de moderne muzikale akoestiek. Robert Hooke, een Engelse natuurkundige, was de eerste die een geluidsgolf produceerde met een bekende frequentie. In de late 17e en vroege 18e eeuw onderzocht de Franse natuurkundige Joseph Sauveur de relatie tussen golven, toonhoogte en frequenties. Veel akoestische termen komen uit zijn werk.
horen dieren en mensen verschillende geluidsgolven?
bron
dieren en mensen hebben verschillende gehoorbereiken, wat betekent dat we verschillende geluidsgolven horen van andere wezens.
elke soort heeft een gehoorbereik, en vaak worden sommige van deze bereiken gedeeld. Deze frequentiebereiken worden gemeten in Hertz (Hz) en Kilohertz (kHz).
mensen kunnen geluidsgolven detecteren van 20 Hz tot 20.000 Hz.
in het algemeen detecteren kleinere zoogdieren hogere bereiken en grotere dieren lagere bereiken.
een olifant heeft een bereik van 16 Hz tot 12.000 Hz. Veel geluiden die ze maken zijn niet op te sporen voor het menselijk oor. Het bereik van een kat is van 45 Hz tot 64.000 Hz — ze zullen dingen horen op het hogere bereik dat mensen en olifanten zullen missen.
honden horen vaak hoge geluiden waar we ons helemaal niet van bewust zijn omdat hun bereik tot 45.000 Hz reikt.
geluidsenergie vormt onze wereld
geluidsenergie is veel meer dan het horen van geluiden. We gebruiken ons gehoor om de geluidsenergie die ons omringt te begrijpen.
het oude raadsel over een boom die valt in een bos zonder dat er iemand is om het te horen-maakt het geluid? Het begrijpen van geluidsenergie betekent dat je weet dat de vallende boom luchtdeeltjes laat trillen, maar het maakt geen geluid. Het maakt geluidsenergie, en het maakt alleen geluid als je er bent om de vibrerende geluidsgolven te ontvangen die je hersenen als geluid kunnen interpreteren.
voor meer fascinerende feiten over energie en natuurverschijnselen, moet u meer van de Amigo Energy blog te bladeren.
aangeboden door amigoenergy
alle afbeeldingen in licentie van Adobe Stock.
aanbevolen afbeelding: