Geluid is het geheel van door het menselijk oor waarneembare trillingen. Deze trillingen kunnen zich in de vorm van geluidsgolven door de meeste stoffen voortplanten. Het gedrag van geluid wordt bestudeerd in de wetenschap akoestiek.
Gebruik door de mens
Geluid is voor horende mensen erg belangrijk. Geluid wordt als volgt gebruikt en ervaren: - voor onderlinge communicatie, spraak en gehoor),
- als waarschuwingssingaal, bijvoorbeeld bij een toeter van een auto, een overweg, een brandalarm en dergelijke
- voor amusement en ontspanning als muziek
- als rustgevend achtergrond geluid, hetgeen kan ontaarden in muzak
- als hinderlijk lawaai
Definitie
Geluid is een wisselende druk in lucht, die zich als een golf voortplant. Meestal bedoelen we hoorbaar geluid. Dat is de ervaring (gevoeld door het oor) van zeer kleine en snelle veranderingen van de luchtdruk, boven en onder een constante waarde. De "constante" waarde is de luchtdruk van de atmosfeer (ongeveer 100,000 Pascals, Pascal is de eenheid van druk). De luchtdruk van de atmosfeer verandert langzaam, zoals te zien is op een barometer. Bij geluid verandert de luchtdruk snel, dat is te meten met een microfoon. De geluidsgolf neemt ook energie met zich mee, maar die energie is heel gering. Geluid wordt vaak afgebeeld als een sinusgolf, maar fysisch gezien is geluid een longitudinale golf, de golfbeweging is in dezelfde richting als de beweging van de energie. De toppen van deze golf zijn de drukmaxima, de dalen van deze golf zijn de drukminima.
Kleine luchtdrukwisselingen
Als de snelle veranderingen van de druk tussen 20 en 20,000 keer per seconde voorkomen dan is geluid hoorbaar (d.w.z. bij een frequentie tussen 20Hz and 20kHz, Hz=Hertz is de eenheid van frequentie). De drukschommelingen bij geluid zijn zeer klein. Deze zijn soms maar een paar miljoenste van een Pascal. Om die kleine drukverschillen te horen moet het oor dus heel gevoelig zijn. Bewegingen van het trommelvlies zo klein als een diameter van een waterstofatoom kunnen al hoorbaar zijn! Luider geluid wordt veroorzaakt door grotere wisselingen in de druk. Een geluidgolf van 1 Pascal zal bijvoorbeeld heel hard klinken, mits de meeste geluidenergie in de midden-frequenties zit (1kHz - 4kHz). In dit frequentie gebied is het menselijke oor het gevoeligst. Het zachtste geluid dat iemand kan horen van een 1 kHz geluidgolf is ongeveer 20 micropascal. Dat heet de gehoordrempel.
Wat maakt geluid?
Geluid wordt gemaakt als de lucht op één of andere manier wordt verstoord, bijvoorbeeld door een trillend object. Door de luidspreker conus van een gewone hifi installatie bijvoorbeeld. Het is mogelijk om de beweging van een basluidspreker met het blote oog te zien, mits er zeer laagfrequent geluid uit komt. De conus beweegt heen en weer. Als de conus naar voren beweegt, dan wordt de lucht ervoor samengedrukt. De luchtdruk wordt dan vlak voor de conus iets hoger. Als daarna de conus weer naar achteren beweegt, dan wordt de luchtdruk iets lager. De pakketjes met dikkere en dunnere lucht bewegen zich van de luidspreker af, ondertussen blijft de conus heen en weer bewegen. Zo ontstaat een geluidsgolf met om-en-om een hoge en een lage druk, die van de conus af beweegt. De snelheid van deze golf is de geluidsnelheid.
Geluidssnelheid
De geluidssnelheid, de snelheid waarmee geluidsgolven zich voortbewegen hangt af van de vastheid, temperatuur en samenstelling van de stof(fen) waarin dat gebeurt: door lucht bij kamertemperatuur is dat ca. 340 meter per seconde; in vloeistoffen en vaste stoffen is dat meestal hoger. De snelheid is niet afhankelijk van de frequentie van het geluid.
Geluid bestaat uit golven
Een geluidsgolf heeft een lengte, de golflengte, en een hoogte, de amplitude. De golflengte bepaalt de trillingsfrequentie: hoe hoger de trillingsfrequentie (dus hoe meer golfjes per lengte-eenheid en hoe korter de golflengte), hoe hoger de waargenomen toon.
De amplitude van een geluidsgolf bepaalt de luidheid van een klank en wordt weergegeven in decibel of in sone.
Geluidsgolven gedragen zich net als bijvoorbeeld watergolven: ze kunnen rond een object buigen (buiging), tegen een ondoordringbare wand afketsen (reflectie) of van richting veranderen wanneer het 'medium', de stof waardoor de golf zich verplaatst, verandert.
Horen van geluid
Het menselijk oor kan alleen geluidstrillingen waarnemen tussen de 20 en 20.000 Hz. Gedurende het leven gaat het gehoor bij hoge tonen achteruit, en bij veel volwassenen is de bovengrens gedaald tot ca. 15.000 Hz.
De onderste gehoorgrens ligt bij ca. 20 Hz. Lagere frequenties worden aangeduid met Infrasone trillingen. Soms is dit geluid wel fysiek waarneembaar (voelbaar).
Boven de bovenste gehoorgrens onderscheidt men Ultrasone trillingen tussen 18kHz en 800MHz, en Hypersone trillingen, met een frequentie van boven de 800 MHz.
Van volkomen dove mensen is bekend dat zij bijvoorbeeld muziek en onweer kunnen 'horen'. Zij nemen fysiek geluidstrillingen waar.
Muziek
In de muziek onderscheidt men een 'enkelvoudige toon' en een 'muzikale toon' (of harmonische toon), zie Toonfrequentie.
In de geluidsregistratie kent men het begrip ruis, het optreden van zeer uiteenlopende frequenties of geluidstrillingen.
Zie ook:
