Icon up Overzicht

Breking van geluid

Onderwerp: Geluid

havo/vwo, geluid, examenniveau, 30-40min

Opgave

Als het weerbericht aangeeft een temperatuur van 4 °C, dan heeft men het over de temperatuur op een hoogte van 1,50 m. Dat is een internationale afspraak. De temperatuur van de lucht is op iedere hoogte anders. Je hoort dan ook nog dikwijls zeggen: 'Kans op vorst aan de grond'.
Wat nu interessant is: de geluidssnelheid is ook op iedere hoogte anders. De geluidssnelheid is evenredig met de snelheid van moleculen in de lucht. De gemiddelde kinetische energie van de moleculen is evenredig met de absolute temperatuur.

a) Bepaal de geluidssnelheid bij 10°C.

Je kunt temperatuurprofielen maken, dat zijn grafieken van de temperatuur als functie van de hoogte. Dat verloop gaat min of meer geleidelijk, daar is moeilijk aan te rekenen. Laten we eens kijken wat er gebeurt als het temperatuurprofiel er uitziet als in de tekening hieronder. Tot tien meter hoogte is de temperatuur 10°C en daarboven 20°C. De geluidssnelheid bij 20°C staat in de BINAS.

b) Bereken de brekingsindex van lucht van 10°C naar lucht van 20°C.

We zien in de figuur een zingende Esmeralda.

 

c) Bereken in welke richting het geluid gaat als het in de onderste laag onder 45° naar boven gaat.

d) Bereken wat er gebeurt met de geluidsbundel die slechts een hoek van 5° met de horizon maakt.

Op 9 meter hoogte meet iemand hoe hard de zang van Esmeralda klinkt. Op 3 meter hoogte (dus op 1,50 m van de stembanden van Esmeralda) wordt ook gemeten hoe hard zij zingt. Daar haalt ze 70 dB.

e) Hoeveel decibel meet de persoon op 9 meter hoogte?

f) Iemand gaat ook boven de tien meter, dus in de warmere lucht, de geluidssterkte meten. Heeft de andere luchtlaag invloed op de verzwakking van het geluid?