Akoestiek
Akoestiek ................................................................................................................................................. 1
1 Basis ...................................................................................................................................................... 4
1.1 Beginselen van Newton ................................................................................................................. 4
1.2 Druk ............................................................................................................................................... 4
1.3 Arbeid – energie – vermogen – intensiteit .................................................................................... 5
2 Stroming ............................................................................................................................................... 6
2.1 Stroming van fluïda ....................................................................................................................... 6
2.2 Wetten........................................................................................................................................... 6
2.3 Stromingsweerstand ..................................................................................................................... 6
3 Trillingen ............................................................................................................................................... 7
3.1 Harmonische trilling ...................................................................................................................... 7
3.2 Bewegingsvergelijking ................................................................................................................... 7
3.3 Kenmerkende grootheden ............................................................................................................ 8
3.4 Energie van de harmonische trilling .............................................................................................. 8
Potentiële energie ........................................................................................................................... 8
Kinetische energie ........................................................................................................................... 8
Totale energie.................................................................................................................................. 8
3.5 Soorten trillingen ........................................................................................................................... 8
3.6 Specifieke gevallen van combinaties ............................................................................................. 9
Vrije gedempte trilling ..................................................................................................................... 9
Gedwongen gedempte harmonische trilling ................................................................................... 9
3.7 Samenstelling van harmonische trillingen .................................................................................. 10
Trillingen met dezelfde frequentie ................................................................................................ 10
Trillingen met een verschillende frequentie ................................................................................. 10
4 Golven................................................................................................................................................. 11
4.1 Voortplanting van een trilling: continue verstoring .................................................................... 11
4.2 Kenmerkende grootheden .......................................................................................................... 11
4.3 Soorten golven ............................................................................................................................ 11
4.4 Fenomenen.................................................................................................................................. 12
Terugkaatsing van lopende golven................................................................................................ 12
Breking van de lopende golven ..................................................................................................... 13
Buiging (diffractie) van de lopende golven ................................................................................... 14
Effect op horen + spreken ............................................................................................................. 14
Interferentie .................................................................................................................................. 14
Interferentie en horen................................................................................................................... 15
Staande golven .............................................................................................................................. 15
5 Impedantie ......................................................................................................................................... 17
5.1 Energieresonantie ....................................................................................................................... 17
5.2 Mechanische impedantie (Z) ....................................................................................................... 17
5.3 Akoestische impedantie (Za) ....................................................................................................... 17
5.4 Specifieke akoestische impedantie (Zsa)..................................................................................... 18
5.5 Impedantie overgang .................................................................................................................. 18
6 Kenmerken geluid............................................................................................................................... 19
6.1 Signalen ....................................................................................................................................... 19
6.2 Het fenomeen geluid ................................................................................................................... 19
6.3 Drukgolven .................................................................................................................................. 19
1
, 6.4 Geluidsdruk ........................................................................................................................... 20
6.5 Crestfactor en formfactor ........................................................................................................... 20
6.6 Grootheden ................................................................................................................................. 21
7 Geluidsbronnen en afstand ................................................................................................................ 22
7.1 Puntbron...................................................................................................................................... 22
7.2 Lijnbron........................................................................................................................................ 22
8 Waarneembare parameters bij geïsoleerde geluidsgolven ............................................................... 22
8.1 Toonhoogte en octaaf ................................................................................................................. 22
Octaaf ............................................................................................................................................ 22
8.2 Luidheid ....................................................................................................................................... 23
Gebaseerd op de geluidsintensiteit............................................................................................... 23
Gebaseerd op de geluidsdruk........................................................................................................ 23
8.3 Decibelschalen............................................................................................................................. 23
dB SPL (sound pressure level) ....................................................................................................... 23
dB HL (hearing level)...................................................................................................................... 24
dB SL (sensation level) ................................................................................................................... 24
Foonschaal ..................................................................................................................................... 24
Soonschaal ..................................................................................................................................... 25
9 Samengestelde geluidsgolven: klanken en ruis .................................................................................. 26
9.1 Klank vs toon vs ruis .................................................................................................................... 26
9.2 Visualiseren ................................................................................................................................. 26
9.3 Totale geluidsdruk ....................................................................................................................... 27
10 Geluid bewerken .............................................................................................................................. 29
10.1 Systemen ................................................................................................................................... 29
10.2 Filters ......................................................................................................................................... 29
10.3 Een klank vormen via synthese ................................................................................................. 30
10.4 Klank analyseren in zijn componenten...................................................................................... 31
Fourieranalyse ............................................................................................................................... 31
Banddoorlaatfilter ......................................................................................................................... 32
Tijd- en frequentieresolutie........................................................................................................... 32
11 Gehoor .............................................................................................................................................. 33
11.1 Aanpassing aan de wetten van fysica........................................................................................ 33
Buitenoor ....................................................................................................................................... 33
Middenoor ..................................................................................................................................... 33
Binnenoor ...................................................................................................................................... 34
11.2 De gehoordrempel .................................................................................................................... 35
11.3 Maskering .................................................................................................................................. 35
Kritieke bandbreedte..................................................................................................................... 36
Auditieve vermoeidheid ................................................................................................................ 37
12 Spraak ............................................................................................................................................... 38
12.1 Niveaus binnen de communicatie ............................................................................................. 38
12.2 Aanpassing aan de wetten van de fysica................................................................................... 39
13 Akoestische ruimte ........................................................................................................................... 41
13.1 Absorptie ................................................................................................................................... 41
13.2 Akoestische velden .................................................................................................................... 41
13.3 Galmstraal – galmtijd ................................................................................................................ 41
13.4 Spraakverstaanbaarheid............................................................................................................ 42
14 Elektro-akoestiek .............................................................................................................................. 44
2
,14.1 Van elektrische stroom tot een magnetisch veld ...................................................................... 44
14.2 Elektromagnetisme ................................................................................................................... 44
14.3 Toepassing in microfoon, luidspreker en hoortoestel .............................................................. 45
Telecoil .......................................................................................................................................... 45
Hoortoestellen............................................................................................................................... 45
Microfoon ...................................................................................................................................... 46
Luidsprekers .................................................................................................................................. 48
14.4 Transport zonder geleider ......................................................................................................... 50
3
, 1 Basis
1.1 Beginselen van Newton
1) Traagheidsbeginsel = een voorwerp dat in rust is blijft uit zichzelf in rust. Een bewegend
voorwerp wil uit zichzelf zijn constante snelheid in dezelfde richting en zin behouden.
2) Causaliteitsbeginsel = resulterende kracht (F) op een voorwerp (met een massa m) geeft het
voorwerp een versnelling (a). Het product van de massa met deze versnelling is gelijk aan de
kracht. 𝐹⃗ = 𝑚 ∗ 𝑎⃗
3) Beginsel van actie en reactie = wanneer voorwerp 1 een kracht uitoefent op voorwerp 2, dan
zal voorwerp 2 tegelijkertijd een even grote maar tegengestelde kracht uitoefenen op
voorwerp 1.
1.2 Druk
De verhouding van de loodrechte kracht op het voorwerp tot de oppervlakte van het
contactoppervlak.
Met naaldhakken zak je door het zand, want de kracht ten opzichte van het kleine oppervlak
is zo groot dat je er door zakt. Bij sneakers is de oppervlakte groter, dus je zakt er niet door.
𝐹
𝑝 = 𝐴 SI eenheid: Pa = N/m² = kg/ms²
Druk in een gas
- De snelheid van de deeltjes is afhankelijk van de temperatuur; hoe hoger, hoe sneller
- Deeltjes botsen tegen de wanden wat een kracht uitvoert tegen de wanden. Het totaal
𝐹𝑡
hiervan gedeeld door de oppervlakte geeft de druk. 𝑝 = 𝐴
- Hoe meer deeltjes, hoe groter de druk. Hoe kleiner het volume, hoe groter de druk.
Gaswet van Boyle en Mariotte
Bij een constante temperatuut en eenzelfde hoeveelheid gas in een
groter volume zullen de deeltjes n keer meer weg afleggen vooraleer ze
botsen. Het aantal botsingen in de kleine kubus zal dus n keer meer zijn.
𝑝1. 𝑉1 = 𝑝2. 𝑉2 = constante
Normale luchtdruk/atmosferische druk
- Er zijn verschillende luchtlagen
o Uitzettende karakter = lucht neemt zoveel mogelijk plaats in
o Samendrukkende kracht = bovenliggende gewichtskracht op onderliggende
➔Stabiele situatie = er is een uitzettend karakter en een samendrukkende kracht
dus alles blijft stabiel.
- Dichter bij het aardoppervlak = hogere luchtdruk (meer bovenliggende lagen die drukken)
- Normale luchtdruk (op zeeniveau) = 1013hPa
Drukverschil over een membraan
- Druk is aan de ene zijde groter dan aan de andere zijde
- Hoe sterk het vervormt hangt af van de veerkracht (statische reactie)
- Drukverschillen zullen ervoor zorgen dat geluid waargenomen kan worden
4
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