Een opgave van de redactie van Stichting Exaktueel. Op basis van artikelen in de media worden opgaven gemaakt die aansluiten bij het natuurkunde-onderwijs in het voortgezet onderwijs.
Opgaven:
a) In welk frequentiegebied zijn geluidstrillingen voor mensen hoorbaar?
b) Wat betekent `infrasoon' en wat kun je dus zeggen van de frequentie van infrasoon geluid?
Evers vertelt dat zijn werk bestaat uit `luisteren' naar geluiden met lage frequenties die voor menselijke oren onhoorbaar zijn. Microfoontjes in de oceanen en seismografen op het aardoppervlak kunnen die geluidsgolven in de aardkorst registreren. Zo controleert men of er (verboden) kernexplosies geweest zijn.
c) Wat is het verschil tussen een microfoon en een seismograaf?
Infrasone geluiden kunnen zich kilometers voortplanten door het aardoppervlak, water en lucht. Evers zegt dat alleen dieren die veel groter zijn dan de zwaarste bas-speakers deze luchttrillingen kunnen voortbrengen, zoals walvissen en olifanten. Ook straaljagers, vulkanen en bommen veroorzaken zulke geluiden. Toen op 15 februari 2013 hoog in de atmosfeer boven de Russische stad Tsjeljabinsk een meteoriet van 12.000 ton uiteenspatte, realiseerde hij zich dat deze die zulk infrasoon geluid voortgebracht kon hebben. Dus ging hij op zoek naar registraties van de explosie in het meetstation van Kazakstan, dat het dichtst in de buurt van Tsjeljabinsk ligt.
`Ik zocht op wat de meetinstrumenten hadden geregistreerd. En ik kon mijn oren niet geloven. Zulk zwaar onhoorbaar geluid had ik nog nooit gezien', zegt Evers in het interview. Hij nam direct contact op met collega's in Amerika en samen gingen ze wereldwijd op zoek naar metingen van de door de meteoriet opgewekte schokgolf. `Bij een vulkaanuitbarsting rommelt de kraterpijp met infrasoon geluid van 0,5 Hz, dus met een trillingsduur van 2 seconde, maar dit waren golven met een trillingsduur van 50 seconde.'
De interviewer van de NRC vroeg Läslo Evers wat wij zouden horen als wij `infrasone oren' opzetten. Hij antwoordde: `Op de achtergrond zouden voortdurend de infrasone klanken klinken die golven op de oceaan voortbrengen. Tussendoor hoorde je het gerommel van vulkanen, en inderdaad, olifanten zouden de ritmesectie kunnen zijn. Onder water hoorde je walvissen zingen, en afbrekende ijsschotsen horen knallen. Ook zou je er telkens het ploffen horen van de explosies waarmee mensen geluidsgolven opwekken om de bodem in kaart te brengen, op zoek naar olie en gas.'
d) Bereken de frequentie van het `geluid' veroorzaakt door de explosie van de meteoriet.
e) Wat zal de interviewer bedoelen met `infrasone oren'?
f) Geef de reden dat het niet prettig zou zijn als wij infrasone oren hadden.
g) Hoe zou het komen dat wij met onze gewone oren geen last hebben van geruis van watervallen, geluid van fluitende vogels en spelende kinderen en van autoverkeer elders in de wereld?
Uitwerking vraag (a)
Van 20 tot 20.000 Hz.
Uitwerking vraag (b)
Met een frequentie lager dan de laagste frequentie die mensen kunnen horen (`infra' betekent `beneden'), dus lager dan 20 Hz.
Uitwerking vraag (c)
In een microfoon zorgen door de lucht of water arriverende geluidsgolven voor een elektrische wisselspanning. In een seismograaf gaat een pen meetrillen met de aardbevingsgolven die door de aarde arriveren. De pen trekt dan een wisselende lijn op het papier dat onder de pen doorschuift, omdat dit paper niet direct met de grond is verbonden en dus niet meebeweegt met de aarde.
Uitwerking vraag (d)
De trillingsduur is 50 s. De frequentie is dus een vijftigste trilling per seconde, ofwel tweehonderdste trilling per seconde. Ofwel de frequentie is 0,02 Hz.
Uitwerking vraag (e)
Oren of meetapparaten die infrasone geluiden (wél) kunnen horen.
Uitwerking vraag (f)
Als je Läslo Evers mag geloven zou dat geen pleziertje zijn. Je hoort dan allemaal gedreun wat je normaal bespaard blijft.
Uitwerking vraag (g)
Die geluiden worden door de lucht naar alle richtingen getransporteerd, waardoor de sterkte snel afneemt op grotere afstand. De trillingen die door de aardkorst gaan worden minder afgezwakt, maar ze omdat ze infrasoon zijn hoor je ze toch niet.
Meer opgaven van de redactie van Exaktueel kunt u hier vinden.
