Eva, 11 nov 2008
maar moleculen kunnen alleen trillen om 1 bepaald evenwichtspunt (heeft dat hier mee te maken?) en in een vast rooster-> vaste stof.
maar in de lucht zit toch geen vaste stof? dat is toch gas?
hoe kunnnen de moleculen daar dan trillen

Dag Eva,

Ik heb je al eerder gecomplimenteerd over je scherpe opmerkingen. Ook nu weer.

Voor ons maak je het zo wel héél vreselijk moeilijk, want we zullen al vaak eens dingen moeten gaan uitleggen waarvoor we meestal toch wel van een bepaalde basiskennis mogen uitgaan. Die mag ik van jou (atheneum 2) nog niet verwachten, want zó lang kun je nog nooit natuurkunde hebben gehad. Je moet dus wel vreselijk oppassen dat je van onze antwoorden niet nog erger in de war raakt.  

Maar goed, een poging.

Luchtmoleculen bij kamertemperatuur hebben een gemiddelde snelheid van rond 600 m/s (rond de 2000 km/h hè !!) Langzame die bijna stilhangen, supersnelle die nog wel twee of soms wel drie keer zo snel gaan. En die gaan álle kanten op, botsen op elkaar waarbij ze dan van richting en snelheid veranderen, één grote gekgeworden biljarttafel zullen we maar zeggen.

Laten we dat eerst eens even terug versimpelen: als je de beweging van een voorwerp beschrijft, is het niet genoeg om alleen te zeggen hoe snel dat beweegt, maar het is ook best wel interessant om te weten in welke richting dat voorwerp dan beweegt. Als er een trein van A naar B rijdt, maar er rijdt ook een trein van B naar A, dan verandert er op de stations niet veel: even later staat er op elk station weer een trein. Het is nét of de treinen hebben stilgestaan, GEMIDDELD is de snelheid van de treinen samen 0 geweest.

Zo ook met luchtmoleculen in een ruimte: er schiet er eentje naar rechts, maar vast ook wel eentje naar links. Kijk je op een paar plaatsen in die ruimte (stations) hoeveel luchtmoleculen (treinen)daar inzitten, dan zal dat eigenlijk nauwelijks veranderen. Per liter lucht overal in de ruimte vrijwel evenveel luchtmoleculen, altijd.

Nou, willen we dus  simpel met lucht rekenen, (en natuurkundigen houden ervan om dingen niet moeilijker te maken dan nodig) dan doen we toch gewoon nét alsof al die moleculen stil in de ruimte hangen? Wat maakt het uit?

En dan gaan we ergens in die ruimte een conus van een luidspreker op en neer laten trillen. Die conus drukt dan in die ruimte een klein stukje samen, daar komen veel meer luchtmoleculen samengepropt te zitten, die duwen weer tegen hun buren, die weer tegen hún buren, enz. Ze geven dat duwtje door.

De conus trekt eventjes later ook weer terug. Dan komt er op die plaats even veel ruimte met weinig moleculen. Tja, niks achter je, en vóór je duwende buren, en dan ga je vanzelf achteruit die lege ruimte in. Dan gaat die conus weer vooruit, achteruit, vooruit, achteruit, dat is  een heen en weergaande beweging, en dat noemen we dan een trilling. Het gevolg is dat die duwtjes en trekjes worden doorgegeven de omgeving in. Kijk eens even in hier voor zo'n versimpelde voorstelling met stilhangende moleculen. 


^{Animation courtesy of Dr. Dan Russell, Grad. Prog. Acoustics, Penn State.}

Goed, jij hebt een hekel aan stilhangende luchtmoleculen, want ze hángen niet stil, ze vliegen in het rond. OK, terug naar de treinen. We houden het nog even redelijk simpel, twee treinen, eentje met 100 km/h van A naar B en eentje met 100 km/h van B naar A. Gemiddeld is hun snelheid (100 - 100)/2 = 0 (weet je nog, de richting is ook belangrijk, en een tegengestelde richting geven we dan aan met een tegengesteld teken, plus of min)

 Dan roepen we twee enorme reuzen, en die pakken samen de héle spoorlijn op.

Terwijl jij er van opzij  naar kijkt bewegen die de héle spoorlijn eerst met 10 km/h richting A: de ene trein gaat dan (volgens jou)maar met 90 km/h meer richting B, de andere met 110 km/h richting A.

De gemiddelde snelheid van de twee treinen is veranderd: die is nu (110 - 90)/2 = 10 km/h richting A

Dan bewegen de reuzen de spoorlijn de andere kant op, nui richting B, ook weer met 10 km/h. De gemiddelde snelheid van de treinen wordt nu  10 km/h richting B.

Enzovoort, enzovoort, en zolang de reuzen blijven schudden verandert de gemiddelde snelheid van de moleculen op de lijn AB dus steeds van 10 km/h in de ene richting naar 10 km/h in de andere richting, ze lijken gewoon heen en weer te gaan.

Je kunt die hele luchttrilling dus ook beschouwen als een gebiedje samengeperste lucht waaruit de moleculen weg willen, en daarbij de moleculen in een ander gebiedje weer samenpersen, enz. Zolang de geluidsbron beweegt, bewegen er van die hogedrukgebiedjes van de geluidsbron weg. Dat geeft steeds duwtjes tegen de trilhaartjes in je oor, en dat vertalen je hersens dan in geluid.

Ik hoop dat ik het een klein beetje duidelijker heb gemaakt. Het vraagt best wel wat denkvermogen om hier doorheen te komen. Lukt dat niet gelijk, geen paniek. Onthou dan dat je nét mag doen of die moleculen stilhangen, en dan kun je alles wat met geluid te maken heeft prima op zijn plaats krijgen. Gewoon dan maar even niet te diep over nadenken, en je zult zien dat over een paar jaar of zo ineens heel hard "heeeeeh" roept :).

Of dacht je dat je natuurkundedocent in zijn atheneum-2 tijd dat allemaal al snapte? Als ik naar mezelf kijk, vast niet. Maar zolang je jezelf vragen blijft stellen kom je er altijd.

Groet, Jan

alweer heel erg bedankt!

ik snap idd nog niet alles, maar de grote lijn heb ik wel door.
En het maakt het idd ook veel makkelijker om te denken dat de moleculen stil hangen.

mijn vader wil dat ik de kant van de natuurkunde ga kiezen als vakkenpakket, maar ik weet het nog niet. ik vind natuurkunde wel heel erg moeilijk. maar misschien komt dat omdat ik gelijk alles wil begrijpen, dat was ook toen ik voor het eerst X en Y formules moest maken bij wiskunde. Maar met hulp van sites als deze kom ik misschien nog wel zo ver om natuurkunde te kunnen kiezen in mijn pakket.

dankdank!
Groet, Eva.

Met de ogen waarmee je kijkt, en de manier waarop je doordenkt ben je een ideale natuurkundeleerling. De droom  van elke natuurkundedocent. Tegelijkertijd zul je met je vragen de nachtmerrie van elke natuurkundedocent zijn. Stel die vooral niet teveel in de klas tijdens de les, want om zoiets uit te leggen op jouw niveau (juist omdat je tamelijk ver boven je niveau vraagt) vergt echt wel enige voorbereiding, dat schudt niemand zomaar direct uit mijn mouw. En al helemaal niet zonder de rest van de klas totaal in de war (of in slaap) te brengen.

Eva, 12 nov 2008
 ik vind natuurkunde wel heel erg moeilijk. maar misschien komt dat omdat ik gelijk alles wil begrijpen,

Dat is precies je probleem. Noteer je vraag, en stop hem in een mapje voor later. Wees gerust, in de bovenbouw ga je steeds dieper en dus steeds meer schijnbaar onbegrijpelijke dingen wél begrijpen.

In de tussentijd, als je ook maar een half touw kunt vastknopen aan wat ik hierboven probeerde uit te leggen (dat gaat met handen/voeten/beeld en geluid altijd veel makkelijker dan met alleen lettertjes) dan heb je meer dan genoeg feeling voor dit vak om er altijd mooie voldoendes voor te scoren.

Succes, Jan

haha, ja eigenlijk wel. Bij een andere vraag (ik weet niet meer precies welke, dat was al een tijdje geleden) wilde mijn docent nog niet alle uitleg geven, omdat dat alleen maar verwarring zou veroorzaken.

Ik vind natuurkunde wel interessant, en kwantum fysyca ( ik weet niet echt hoe ik het moet schrijven, maar ik heb er wat over gehoord en gelezen) en filosofie ook.
en ik heb wat stukjes van stephen hawking gelezen. en newton (die actie-reactie wet) vind ik ook overal terug. Al die dingen begrijp ik nog niet helemaal, maar je tips zullen zeker van pas komen.

nog een keer bedankt!

Eva.