Geluid
Wat is geluid?
Geluid is iets wat je hoort. Geluid ontstaat wanneer er 'iets' in trilling wordt gebracht. Die trillingen lijken op golven, dat kunnen wij met het oog niet zien, omdat het heel snel beweegt. Geluid is natuurlijk wel te horen, de trillingen vangen wij op met onze oren.
Voorwerpen die geluid maken, worden geluidsbronnen genoemd, bijvoorbeeld een elastiek die tussen je vingers trilt of muziekinstrumenten en natuurlijk de menselijke stem. De wetenschap van het geluid wordt akoestiek genoemd en is een onderdeel van de natuurkunde. Een bekend wetenschapper die met geluid werkte was Alexander Graham Bell. Geluid bestaat dus uit zogenoemde geluidsgolven. Deze golven zien er uit zoals op de afbeelding 'Een geluidsgolf'. Hierop zijn drie dingen te zien:
- Het eerste wat op de afbeelding te zien is, is een rechte lijn van links naar rechts, dit is de nulstand. Dit is de stand van het voorwerp als het stil is.
- Het tweede wat op de afbeelding te zien is, is een amplitude. Dit geeft aan hoe hard het voorwerp trilt. Hoe harder het voorwerp trilt, hoe groter de amplitude is, dus hoe harder het geluid.
- Het derde wat op de afbeelding te zien is, is de frequentie. De frequentie geeft aan hoe vaak het voorwerp heen en weer trilt in één seconde. Hoe hoger de frequentie, hoe hoger de toon is.
Hoe hard het geluid klinkt, wordt gemeten in decibel (dB). Dit is een eenheid om geluidssterkte aan te geven. Mensen kunnen geluid van 1 t/m 80 dB urenlang luisteren. Geluid boven de 80 dB kan leiden tot gehoorbeschadiging. Geluidssterkte meten wordt gedaan met een decibelmeter.
Hoe snel het geluid beweegt, wordt gemeten in hertz (Hz). Dit is een eenheid om de frequentie aan te geven. Het menselijk oor kan frequenties van 20 tot 20.000 Hz horen. Hieronder of hierboven is voor een mens dus niet te horen, bij sommige dieren is dat anders. Honden kunnen bijvoorbeeld tonen tussen de 15 en 45.000 Hz horen!
Geluid verplaatst zich met een bepaalde snelheid. Dit is niet altijd gelijk met wanneer je iets ziet, denk maar aan vuurwerk. Soms zie je het vuurwerk in de lucht afgaan, maar duurt het een paar seconde voordat je de knal ook hoort. Dit heeft te maken met de geluidssnelheid en de lichtsnelheid. Licht verplaatst zich met maar liefst 300.000 km per seconde (km/s). Dus in één seconde legt een lichtstraal 300.000 km af! Geluid doet dat iets 'langzamer'. Geluid verplaatst zich met 343 meter per seconde (m/s). In één seconde legt een geluidsgolf dus 343 meter af.
De snelheid waarmee het geluid zich voortplant hangt ook af van het materiaal waar het zich doorheen verplaatst. Door water heeft geluid bijvoorbeeld een snelheid van 1500 m/s. Hiervoor is de regel: geluid verplaatst zich het snelst door een vaste stof (bijvoorbeeld ijzer), iets minder snel door een vloeistof (bijvoorbeeld water) en het minst snel door een gas (bijvoorbeeld lucht).
Geluid kan ook resoneren. Dit houdt in dat twee voorwerpen in precies dezelfde frequentie (Herz) trillen. Als dit gebeurd dan wordt het geluid versterkt. Resoneren kan ook negatieve gevolgen hebben, zo moeten soldaten die over een brug lopen, uit de maat lopen, anders zou de brug door het resoneren als gevolg van het marcheren kunnen instorten. Zo kan ook de wind langs de brug strijken (denk aan een vioolstok en de viool) en de brug en de kabels waaraan deze hangt in trilling brengen, zo erg zelfs, dat deze instort (zie filmpje). Daarom moeten deze tuidraden tegenwoordig anti-trilling maatregelen hebben.
Geluid heeft ook nog een aantal verschillende taken:
- Geluid kan alarmerend werken, denk maar aan een rookmelder. Deze gaat piepen als er rook in huis is, dit gepiep zorgt ervoor dat jij weet dat er iets aan de hand is.
- Geluid kan gebruikt worden om te communiceren. Dit betekend dat geluid gebruikt wordt om met elkaar te kunnen praten.
- Geluid kan ook ontspannend gebruikt worden. Denk maar is aan het lekker luisteren naar de radio of televisie.
Hoe kunnen mensen geluid ervaren?
Geluid kunnen wij horen met onze oren. De geluidstrillingen die via de oorschelp binnenkomen, worden naar de gehoorgang geleid. In de gehoorgang worden de trillingen versterkt door resonantie. Hierna bereiken de trillingen het trommelvlies, dit is een dun velletje (een membraan) in je oor wat gaat trillen als er geluidstrillingen je oor binnen komen. Het trommelvlies scheidt het uitwendige oor van het middenoor.
Na het trommelvlies komen de geluidstrillingen aan bij het hamer en aambeeld en stijgbeugel. Hier worden de trillingen die binnenkomen tot wel 20 keer versterkt. Als de trillingen 20 keer zo hard zijn geworden, gaan ze door naar het tweede membraan, het ovale venster. Het ovale venster leidt de trillingen in het slakkenhuis. Het slakkenhuis lijkt ook echt op het huis van een slak.
Het slakkenhuis is gevuld met een vloeistof (soort water). Hierin zitten allemaal kleine trilhaarcellen. Deze trilhaarcellen geven trillingen door aan de gehoorzenuw. In het slakkenhuis zijn er 3500 binnenste en 12.000 buitenste trilhaarcellen. Het bijzondere van deze trilhaarcellen, is dat deze niet vernieuwd worden als ze beschadigd zijn. Als je dus te lang in de disco naar te harde muziek luistert, is er een kans om trilhaarcellen te verliezen. Deze zullen dan nooit meer terug groeien en dan heb je last van gehoorbeschadiging.
De trilhaartjes die in het slakkenhuis zitten gaan trillen als er geluid binnenkomt. De trilhaartjes geven dit door aan de gehoorzenuw. De gehoorzenuw is een zenuw die de trillingen omzet in signalen die je hersenen kunnen verwerken. Op deze manier kunnen wij geluid horen.
Geluid kunnen we ook zichtbaar maken, dit is wel wat lastiger, omdat geluidstrillingen heel erg snel zijn. Maar met een oscilloscoop kun je zien welke trilling bij welk geluid hoort en hoe die trilling dan klinkt (hoog of laag / hard of zacht). Niet iedereen heeft zo'n apparaat thuis natuurlijk, dus er zijn ook iets simpelere manieren om geluidstrillingen te zien. Denk bijvoorbeeld aan een koker met een stuk folie erover. Als je hieronder een grote geluidsbox zou zetten en het geluid heel hard zet, dan zal het stukje folie gaan trillen.
Geluid kunnen we ook voelen. Denk maar bijvoorbeeld aan een disco. Als je dichtbij de geluidsbron staat, dan zul je de trillingen kunnen voelen!
Hoe wordt geluid geproduceerd?
Dieren
De belangrijkste vorm van communicatie is geluid en dat komt bij vrijwel alle dierengroepen voor. Er bestaan veel verschillende dierensoorten in de wereld. Dat wil zeggen dat ze ook allemaal op een andere manier geluid kunnen produceren. Wel hebben bijna alle dieren stembanden. Veel zoogdieren zoals hondachtigen en katachtigen kunnen miauwen, huilen en grommen. Dit wordt auditieve communicatie genoemd, communicatie door middel van gesproken klanken of woorden. Elke hond produceert ook een andere klankkleur (de eigenschap van een klank van het instrument) afhankelijk van de grote en de bouw van de hond. Dieren kunnen hetzelfde soort geluid maken, waarbij ze een andere toon/klank gebruiken. De geluiden of klanken kunnen zij ook korter of langer laten duren. Walvissen kunnen zelfs patronen en ritmes produceren met hun geluid. Krekels en sprinkhanen produceren op een andere manier geluid. Zij maken gebruik van stridulatie, dat wil zeggen dat zij geluiden produceren door het tegen elkaar wrijven van harde, meestal geribbelde delen.
Mensen
Het maken van een spraakklank gebeurt in drie stappen. Als eerste moet er een luchtstroom op gang worden gebracht. Deze luchtstroom begint uit of in het lichaam te stromen. Dit betekent het in- of uitademen (de initiatie). Vervolgens wordt de lucht in trilling gebracht in de stembanden, waardoor de luchtstroom een klank krijgt. Dit proces wordt fonatie genoemd. Als laatste wordt vervolgens de luchtstroom in de mond- en neusholte (zie afbeelding) vervormd (articulatie). Op deze manier kunnen we alle spraakklanken van elkaar onderscheiden, zoals de klinker- en medeklinkerklanken.
Hoe is het om zonder geluid te leven?
Er zijn mensen die doof of slechthorend zijn. Dove mensen leven helemaal zonder geluid, die horen dus helemaal niks. Slechthorende mensen die horen minder goed, zij kunnen bijvoorbeeld horen dat hun moeder roept, maar niet wat zij dat precies roept.
Doofheid of slechthorendheid kan aangeboren zijn, dit betekend dat er bij de geboorte van het kind iets mis is gegaan. Dit kan bijvoorbeeld zijn bij de groei van de gehoorgang of door een afwijking bij de gehoorzenuw. Het kan ook erfelijk zijn, dat betekent dat je het van je vader of moeder bij je geboorte kan meekrijgen. Als doofheid of slechthorendheid gebeurd is door iets in het dagelijkse leven, bijvoorbeeld te lang naar harde muziek luisteren of te dicht bij een hele harde knal staan, dan wordt dit verworven doofheid of slechthorendheid genoemd.
Als je doof of slechthorend bent heeft dit een aantal gevolgen. Het is bijvoorbeeld gevaarlijk. Veel geluiden waarschuwen ons voor gebeurtenissen. Denk maar aan een rookmelder, een toeterende auto of een auto met sirenes. Deze geluiden zijn voor iemand die doof of slechthorend is moeilijk waar te nemen. Ze kunnen bijvoorbeeld heel moeilijk horen waar het geluid vandaan komt. Om te kunnen horen waar geluid vandaan komt heb je namelijk twee goedwerkende oren nodig. Probeer dit maar is uit, laat iemand een wekker op je slaapkamer verstoppen. Doe een oor dicht, loop de kamer binnen en kijk maar of je de wekker kunt vinden!
Naast dat het gevaarlijk is, kan het ook voor de persoon zelf moeilijk zijn. Iemand die doof of slechthorend is kan namelijk niet meer goed met iemand praten. Hierdoor kan deze persoon ook psychische problemen ervaren. Dit zijn problemen die te maken hebben met gevoelens. De persoon kan bijvoorbeeld last hebben van minder zelfvertrouwen of kan misschien geïsoleerd raken. Dit betekent dat de persoon weinig contact maakt met anderen en zich eenzaam gaat voelen.
Gelukkig zijn er veel hulpmiddelen om doven en slechthorenden te ondersteunen:
- Gebarentaal: Taal die met de handen gesproken wordt.
- Cochleair implantaat: Een elektronisch apparaatje dat geluiden omzet in signalen die gelijk naar je gehoorzenuw of je slakkenhuis stuurt.
- Teksttelefoon: een telefoon waarmee je alles wat je wilt zeggen, kan intypen.
- Gebarentolk: een gebarentolk vertaalt de gesproken woorden in gebarentaal, dit zie je bijvoorbeeld vaak terug op televisie.
- Gehoorapparaat: een klein apparaat dat het geluid versterkt voor mensen die niet goed kunnen horen.
Welke rol heeft geluid op het dagelijkse leven?
Geluid is overal om je heen. De trillingen die ervoor zorgen dat er geluid is, bepalen hoe hard het geluid is, dit wordt gemeten in decibel (dB). Hoe snel de trillingen zijn, bepaalt de hoogte van de toon, dit wordt gemeten in (Hz). Geluid verplaatst zich door verschillende dingen met verschillende snelheden. Dit zorgt er voor dat je zelfs onderwater nog geluid kunt horen.
Al het geluid die je in het dagelijkse leven hoort, zorgen voor verschillende taken. Zo kan geluid dus waarschuwend werken (sirene), of je kunt communiceren (praten) door middel van geluid, maar geluid kan natuurlijk ook voor ontspanning gebruikt worden (radio). Als dit geluid wegvalt, bijvoorbeeld doordat je slechthorend of doof bent. Dan kun je jezelf minder veilig gaan voelen, of je kunt jezelf heel eenzaam gaan voelen (isoleren).
Geluid is dus erg belangrijk in het dagelijkse leven!