Opgave
Timo vindt op zolder een stapel oude 78-toerenplaten. Dat zijn grammofoonplaten die afgespeeld moeten worden op een draaitafel die 78 rondjes per minuut maakt.
Er staat op zolder ook een platenspeler. Die is echter alleen geschikt voor 33-toerenplaten.
Timo besluit de platenspeler om te bouwen voor 78-toerenplaten.
Aan de onderkant van de platenspeler is te zien hoe een elektromoter een wieltje laat draaien. Zie figuur 1.
Via een snaar wordt de draaibeweging van het wieltje overgebracht op een groter wiel dat onder de draaitafel zit. Het wiel onder de draaitafel is vrij eenvoudig te vervangen.
Om de platenspeler geschikt te maken voor 78-toerenplaten brengt Timo een ander wiel onder de draaitafel aan.
a) Moet hij in dit geval een groter of kleiner wiel aanbrengen?
Timo heeft de platenspeler omgebouwd. Hij wil nu controleren of de draaitafel 78 toeren per minuut maakt.
Hij zet een blokje op de draaitafel. Eén maal per omloop onderbreekt het blokje eventjes een lichtstraal die op een lichtsensor gericht is. Met behulp van een computer meet hij de spanning van de lichtsensor als functie van de tijd. Zie figuur 2.
b) Controleer met behulp van deze metingen of de platenspeler inderdaad 78 toeren per minuut maakt.
Om een grammofoonplaat af te spelen, moet een arm met een naald op de draaiende plaat worden gezet. Tijdens het afspelen verplaatst de naald zich langzaam naar het midden van de plaat. Het toerental van de platenspeler is steeds constant.
c) Beredeneer of de snelheid van de naald ten opzichte van de plaat kleiner of groter wordt tijdens het afspelen of gelijk blijft.
Op een grammofoonplaat is het geluid vastgelegd door kleine oneffenheden in de groeven. Die oneffenheden worden door de naald van de platenspeler afgetast en omgezet in een analoog elektrisch signaal (dat door een luidspreker wordt omgezet in geluid).
Bij een compactdisc (cd) is het geluid op een heel andere manier vastgelegd.
Ook de werking van een cd-speler wijkt flink af van die van een platenspeler.
d) Beschrijf kort, zoals hierboven voor de grammafoonplaat en platenspeler is gedaan, hoe op een cd geluid is vastgelegd en hoe de cd-speler dat overbrengt naar een luidspreker.
Uitwerking vraag (a)
- Als het wiel onder de draaitafel groter wordt, kost het meer lengte van de snaar om hem één keer rond te laten gaan. Hierdoor gaat hij dus langzamer.
- De platenspeler moet van 33 toeren per minuut omgebouwd worden tot 78 toeren per minuut. Hij moet dus sneller gaan.
- Het wiel onder de platenspeler moet dus kleiner worden.
Uitwerking vraag (b)
- Als je de tijd aan het einde van de 'dip' in figuur 2 bekijkt, is de eerste keer op t = 0,30 s.
- De laatste keer 'dip' eindigt bij t = 3,39 s.
- In 3,39 - 0,30 = 3,09 s is de platenspeler 4 keer rondgedraaid. In 60 s gaat maakt hij dus 4*60/3,90 = 78 toeren.
Uitwerking vraag (c)
- In de tijd dat de platenspeler één rondje maakt, moet de naald 2*pi*r afleggen. Hierin is r de afstand van het midden van de platenspeler tot de plaats van de naald.
- Wanneer de platenspeler naar binnen gaat, hoeft hij in dezelfde tijd dus minder afstand af te leggen (r wordt kleiner), dus zijn snelheid wordt ook kleiner.
Uitwerking vraag (d)
-Bij het branden van een cd zijn er in een grote spiraal op vaste afstanden wel of geen puntje gebrand.
-Met een laser worden deze puntjes afgelezen (ze reflecteren namelijk anders dan geen puntje) en omgezet in een digitaal signaal.
-Dit digitale signaal wordt in een analoog signaal omgezet wat via een versterker naar luidsprekers gaat.
