Opmerking van de redacteur: We hebben ernaar gestreefd om de toegankelijkheid van onze Bring Science Home-activiteiten te behouden door de vereiste technologie te beperken. We erkennen dat technologie nu algemener beschikbaar is dan toen we met deze serie begonnen in 2011 en dat het waarde kan toevoegen aan wetenschappelijke exploratie. Dit is onze eerste activiteit die het gebruik van een smartphone of tablet vereist. Laat ons weten wat u ervan vindt! Stuur een e-mail naar [email protected] met feedback over het gebruik van technologie in deze en toekomstige Bring Science Home-activiteiten.
Key concepts
Fysica
Geluid
Meten
Logaritmisch
Inleiding
Wist je dat je een smartphone kunt gebruiken als wetenschappelijk instrument om de wereld om je heen te verkennen? Smartphones bevatten veel ingebouwde elektronische sensoren die verschijnselen als geluid, licht, beweging en meer kunnen meten! In deze activiteit gebruik je de microfoon van een telefoon om de luidheid van verschillende geluiden in je omgeving te onderzoeken. Hoe stil is een bibliotheek? Hoe luid is die voorbijrazende vrachtwagen? Probeer deze activiteit om erachter te komen!
Achtergrond
Je bent waarschijnlijk wel bekend met de eenheden die we gebruiken om alledaagse grootheden te meten, zoals lengte of temperatuur. Je zou er geen doekjes om winden als iemand zegt dat hij 1,80 m lang is of dat het buiten 70 graden is. Maar hoe meten we geluid? Je zou een geluid kunnen omschrijven als “fluisterstil” of “luider dan een straalmotor”, maar je zou waarschijnlijk geen getal gebruiken. Geluid wordt gemeten met een eenheid die decibel heet, afgekort dB. De decibelschaal is een beetje ongewoon omdat hij logaritmisch is in plaats van lineair. Wat betekent dat? Voor elke verhoging van 10 dB verdubbelt de luidheid van het geluid. Een geluid van 30 dB is bijvoorbeeld twee keer zo luid als een geluid van 20 dB. Een geluid van 40 dB is twee keer zo luid als een geluid van 30 dB, en vier keer zo luid als een geluid van 20 dB, enzovoort. Nul dB betekent niet dat er helemaal geen geluid is. 0 dB is eerder gekozen als referentieniveau op de drempel van het menselijk gehoor. Klinkt dat verwarrend?
0 dB: menselijke gehoordrempel
20 dB: ritselende bladeren
40 dB: stille bibliotheek
60 dB: normaal gesprek
80 dB: schreeuwende baby
100 dB: kettingzaag
120 dB: live rockconcert
140 dB: straalmotor
Geluidsniveaus boven de 80 dB kunnen gedurende langere tijd gehoorschade veroorzaken, en geluidsniveaus boven de 120 dB kunnen onmiddellijke schade veroorzaken. Daarom wordt gehoorbescherming aanbevolen voor mensen die apparatuur zoals grasmaaiers gebruiken. Merk op dat de luidheid van een geluid ook afhangt van de afstand tot de geluidsbron (het wordt stiller naarmate je verder weg bent) – dus om een directe vergelijking van verschillende geluiden te maken, moet je deze afstand constant houden.
Wat heeft dit alles met een smartphone te maken? Als je vroeger geluidsniveaus wilde meten, moest je een losstaande decibelmeter kopen – een apparaat met een microfoon en een scherm waarop het geluidsniveau in dB werd weergegeven. Moderne smartphones echter (die al ingebouwde microfoons hebben) kunnen apps gebruiken die het geluidsniveau in dB direct op het scherm van de telefoon weergeven. Dus als je de geluiden van de wereld om je heen wilt verkennen, heb je alleen maar een telefoon nodig!
Materialen
- Smartphone of tablet met internettoegang en toestemming om een app te downloaden en te installeren
- Volwassene (om te helpen controleren en de app te downloaden)
- Anderen van wie je de stemmen kunt meten (optioneel)
- Meerdere locaties om de telefoon mee naartoe te nemen (optioneel)
Voorbereiding
- Vraag een volwassene om je te helpen zoeken naar een “decibelmeter” of “geluidsmeter”-app op een smartphone of tablet. Er zijn tal van gratis opties beschikbaar, maar sommige apps kunnen advertenties of in-app aankopen hebben ingeschakeld.
- Leer je decibelmeter-app kennen. Sommige apps zullen gewoon een getal op het scherm weergeven, terwijl andere een meter of een grafiek zullen weergeven. Met sommige kunt u ook gegevens opnemen. Zorg ervoor dat de app werkt: Praat op een normaal volume, en je zou de cijfers moeten zien schommelen.
Procedure
- Bepaal het niveau van het achtergrondgeluid. Leg de telefoon neer, zit volkomen stil en houd uw adem in. Wat is het decibelniveau? Schommelt het met de achtergrondgeluiden, zoals een voorbijrijdende auto of een tsjilpende vogel?
- Verken nu je eigen stem. Probeer te fluisteren, te praten en zelfs te schreeuwen aan de telefoon. U kunt ook andere geluiden proberen, zoals fluiten of neuriën. Is het gefluister wel hoorbaar of wordt het overstemd door het achtergrondgeluid? Hoe luid is uw schreeuw?
- Als er andere mensen in de buurt zijn, probeer dan ook hun stem te meten. Is ieders “normale” stem van hetzelfde decibelniveau? Wie kan het hardst schreeuwen?
- Nu verschillende geluiden testen. Dit kan zo simpel zijn als in je handen klappen of op een deur kloppen. Er zijn ook andere alledaagse geluiden die u kunt uitproberen, zoals het laten lopen van een kraan of het klikken van een lichtschakelaar. U kunt ook proberen bepaalde apparaten te laten werken, zoals een magnetron of een stofzuiger. Hoe verhouden al die geluiden zich tot elkaar? Welke zijn het hardst?
- Ontdek hoe de afstand tot de geluidsbron het geluidsniveau beïnvloedt. Probeer een relatief constant geluid te vinden, zoals een stromende kraan of een brommend persoon. Begin met de telefoon vlak naast de bron en loop dan langzaam weg. Hoe verandert het decibelniveau als u verder weg gaat staan?
- Probeer het achtergrondgeluidsniveau op verschillende plaatsen te meten. Neem de telefoon mee naar verschillende kamers, een bibliotheek of naar een speeltuin of park. Wat is de stilste plek die u kunt vinden? De luidste? Zijn de geluidsniveaus ergens zo hard dat ze een gevaar voor uw gehoor kunnen vormen?
- Extra: Je kunt ook apps downloaden om de frequentie, of toonhoogte, van geluiden te meten. Frequentie wordt gemeten in hertz (Hz). Het bereik van het menselijk gehoor is van ongeveer 20 tot 20.000 Hz. Naarmate we ouder worden, verliezen we het vermogen om geluiden aan de hogere kant van dat bereik te horen. Sommige dieren, zoals honden, kunnen geluiden horen tot 45.000 Hz. Wat is het frequentiebereik van uw stem? Hoe zit het met al die andere geluiden die je eerder hebt gemeten? Meet de geluiden die door verschillende muziekinstrumenten worden gemaakt. Als je geen instrumenten bij de hand hebt, kun je er zelf een maken (zie het gedeelte “Meer te ontdekken”)
Observaties en resultaten
Met behulp van alledaagse voorwerpen kun je waarschijnlijk geluiden in het bereik van ruwweg 20 tot 80 dB meten. Zelfs in een volkomen “stille” kamer kunnen achtergrondgeluiden, zoals het gezoem van een computer of zelfs je eigen ademhaling, het moeilijk maken om onder de 10 dB te komen. Als u in een drukkere omgeving bent met veel mensen of dicht bij een straat met veel verkeer, zal het achtergrondgeluidsniveau waarschijnlijk veel hoger zijn. Luide apparaten zoals een stofzuiger of elektrisch gereedschap kunnen meer dan 80 dB produceren. Menselijk geschreeuw kan behoorlijk luid zijn, mogelijk meer dan 100 dB (vanaf maart 2019 staat het wereldrecord op 129 dB!)-maar dat wil je waarschijnlijk vermijden, want zo hard schreeuwen kan pijn doen aan je oren! U moet ook hebben gemerkt dat het geluidsniveau snel afneemt naarmate u zich verder van de bron bevindt. Mensen die de hele dag in de buurt van een constant hard geluid zijn (zoals iemand die gras maait of in de buurt van straalmotoren werkt) zouden gehoorbescherming moeten dragen.
Meer om te ontdekken
dB: What Is a Decibel?, van de University of New South Wales, School of Physics
Tune Up Your Rubber Band Guitar!, van Scientific American
Sound Science: Maak je eigen harmonica, van Scientific American
Maak Sprinkles aan het dansen, van Scientific American
STEM Activities for Kids, van Science Buddies
Deze activiteit wordt u aangeboden in samenwerking met Science Buddies
