- Scholieren.com

Hoofdstuk 7: Muziek en telecommunicatie. 5 vwo
De geluidssnelheid door de lucht is 340 m/s. De deeltjes bewegen zelf niet maar geven de trilling
door. Toonhoogte= frequentie; blijft gelijk terwijl de geluidssterkte (heeft met de amplitude te
maken) afzwakt, naarmate je verder weg bent.
De klankkast versterkt het geluid doordat de lucht erin mee gaat trillen. Een maat voor de
geluidssterkte is de maximale spanning in een u,t-diagram; een oscillogram. Periode = een trilling (de
trillingstijd T), de evenwichtsstand = de gemiddelde spanning, Amplitude is max uitwijking (afstand
tussen top en evenwicht). Een toongenerator kan een harmonische trilling (=een zuivere toon;
sinusvorm) voortbrengen. De toonhoogte van een samengestelde trilling is de toon van de
grondtoon. De eigenfrequentie van een snaar is altijd het zelfde als de massa en de spankracht gelijk
zijn. Hoe langer de geluidsbron, hoe lager de toon. Als twee bronnen dezelfde eigenfrequentie
hebben, dan gaat de ander mee trillen wanneer de ene geluid maakt (resonatie). De griekse letter
phi, zegt iets over het deel van de trilling dat is uit gevoerd, dus bijv. 0,25 als hij in de top is. De
gereduceerde fase is altijd tussen de 0 en de 1. Het faseverschil gaat over twee tijdstippen. In fase=
tegelijk. In tegenfase= een halve fase voor of achter. Je hebt ook nog een gereduceerde faseverschil.
De snelheid is in de uiterste stand 0, de nettokracht is dan maximaal. In de evenwichtsstand geldt het
omgekeerde . Zoals een snaar een eigenfrequentie heeft heeft een massa-veersysteem een
eigentrilling van het systeem. Als je twee stemvorken met een net iets andere frequentie aanslaat
versterken en verzwakken ze elkaars geluid. Deze zwevingen worden veroorzaakt doordat ze soms
wel en soms niet in fase lopen.
De golfsnelheid van een geluidsgolf is de geluidssnelheid. De geluidsgolven zijn eigenlijk drukgolven;
longnitudinale golf. Transversale golven komen alleen in vaste stoffen of op het wateroppervlak voor,
hier bewegen de deeltjes loodrecht op de golfrichting. De snelheid is in vaste stoffen groter. Een u,tdiagram gaat over een punt en een langere tijd, bij een u,x-diagram gaat het juist over meerdere
punten (deeltjes eigenlijk) en een tijd. Echoscopie maakt gebruik van frequenties boven de 20kHz
(ultrasoon geluid), het apparaatje is ontvanger en verzender tegelijk. De P-golven die een aardbeving
uitzenden zijn longnitudinaal, S-golven (gaan vaak alleen door de kern) die als tweede aankomen zijn
transversaal. Hoe meer je naar het binnen van de aarde gaat hoe warmer, en dus hoe sneller de
golven, de aardbevingsgolven lopen dus langs een kromme lijn.
Verschillende tonen van een bron hebben vaste frequenties. De laagste frequentie is de grondtoon,
en de rest zijn (1ste 2de 3de enz.) boventonen. De luchtkolom van een open buis heeft bij de grondtoon
twee buiken en een knoop. Bij de buiken is de amplitude maximaal, en bij de knoop beweegt de lucht
niet. Per boventoon komt er een buik, een knoop en een halve golflengte bij. Deze staande golf heeft
met resonanties te maken, de lucht gaat mee trillen als de buis/snaar de goede lengte heeft. De golf
ontstaat door de heen en weer lopende golven, deze samenwerking heet interferentie. Een snaar
heeft bij de grondtoon 1 buik en 2 knopen, en golft transversaal. Ondanks de vele lengtes van de
snaren (door met je vinger korter te maken, door dicht te duwen) treedt er toch resonantie op door
de vele lengtes in de klankkast. De grondtoon heeft een halve golflengte, behalve bij een buis met
een open en een gesloten kant, dan heeft hij maar een kwart golflengte. De klankkleur wordt
bepaald door de boventonen, en de grondtoon bepaalt de toonhoogte. Een oscillogram kan laten
zien hoe het membraam beweegt, met al die tonen door elkaar heen u,t-diagram. De frequentie die
je hoort van een bewegende bron veranderd, dit komt omdat de golven vanaf telkens een andere
positie worden verzonden. Dus als de bron op je afkomt (of jij op hem) is de toon hoger dan wanneer
hij van je afgaat. Een flitspaal zendt een golf op een auto af, die kaatst hem terug. De teruggezonden
en uitgezonden golven laten een zweving ontstaan, die zwevingsfrequentie is evenredig met de
snelheid van de auto, die op deze manier bepaald kan worden.
Radiogolven planten zich voort met de lichtsnelheid. Een antenne is aangesloten op een
wisselspanningsbron, als die frequentie past bij de lengte ontstaan er staande golven. Deze
longitudinale golf van elektronen wordt aan de lucht ‘door gegeven’ als transversaal (er trilt eigenlijk
niks, dus denk ik dat het over een soort fotonen gaat, maar we doen lekker wel alsof er iets trilt ).
Een ontvangstantenne heeft een versterker i.p.v. een spanningsbron die de verkleinde amplitude
versterkt zodra de elektronen gaan mee trillen, wat alleen gebeurt als de golflengte past bij de lengte
van de antenne (ongeveer een kwart tot een half golflengte). De toon van de muziek bij radio, wordt
gemoduleerd op de draaggolf, omdat de antennes anders mennus lang zouden moeten zijn en je op
deze manier op een radio kan afstemmen zonder last te hebben van andere zenders. De
ontvangstapparatuur demoduleert. Bij amplitudemodulatie wordt het eigenlijke signaal gemoduleerd
door verschillen in amplitude, hierbij blijft de frequentie gelijk. Het heeft een erg groot bereik en is
erg gevoelig voor storingen. Bij frequentiemodulatie wordt het signaal gemoduleerd door verschillen
in de frequentie (binnen de bandbreedte), de amplitude blijft gelijk. Het bereik is kleiner (doordat de
golflengte veel kleiner is), maar er is minder ruis en een hogere kwaliteit (die wel nog steeds lager is
dan die van digitale muziek). Door kanaalscheiding (van 10 tot 20 kHz) overlappen zenders elkaar
niet. Telefonie bevat een hele kleine bandbreedte, waardoor je niet door de telefoon muziek kunt
beluisteren. Ook AM heeft een (hele kleine) bandbreedte. Een analoog signaal (zoals een oscillogram)
kun je door middel van bits omzetten in een digitaal signaal. Digitale muziek heeft helemaal geen last
van ruis omdat je hem perfect kunt herstellen. Omzetten van analoog naar digitaal:
 Het analoge signaal wordt bemonsterd (de waarde wordt bepaald) in een vaste tijdstap, deze
bemonsteringsfrequentie moet gemiddeld twee keer zo hoog zijn als die van de hoogste
boventoon, dan is het verschil tussen analoog en digitaal niet meer te horen. Met de
monsters kun je het oorspronkelijke signaal weer herstellen, hoe meer monsters hoe
preciezer. Een verkeerd signaal door te weinig samples heet een spooksignaal.
 Daarna maak je de digitale code. De samples geef je een naar beneden afgerond nummer en
een analoog-digitaal-omzetter zet het om in bits. De nummers hebben natuurlijk een
waarde; de resolutie. Vb. Als een 3-bits code de signalen tussen de 0 en 5 V omzeten is de
resolutie: 5/8=0,625 V. Uitleg bits: 00001001 = 1+8= 9 met vier bits kun je (1+2+4+8= 15) 16
samples ‘beschrijven’ (omdat je ook nog 0000 hebt). Als je i.p.v. een 3-bits code een 4-bits
code gebruikt heb je een nauwkeuriger signaal. De conversietijd, de tijd die de AD-omzetter
er over doet om de code om te zetten, moet kleiner zijn dan de tijd tussen twee
bemonsteringen.
 Om het te verzenden maak je gebruik van pulsmodulatie. Dat kan via AM of PM. Hoe sneller
de pulsen elkaar opvolgen hoe groter de bandbreedte moet zijn. Dit komt omdat het niet van
het ene op het andere moment veranderd kan worden er zit een ‘overgangsfase’ tussen. Hoe
sneller het signaal hoe groter de bandbreedte die dus ook wel data transfer rate genoemd
wordt.