Vraag 1
Geluid is een longitudinale drukgolf die zich met constante snelheid door de lucht verplaatst. De eerste zin wordt dus:In de buis bevinden zich longitudinale geluidsgolven met verschillende frequenties.
De golflengte en frequentie van een staande golf in de buis worden bepaald door de afmetingen van de luchtkolom in de buis. De tweede zin luidt dus:
Er treedt resonantie op zodra de golflengte van een golf in verhouding is met de lengte van de luchtkolom in de buis.
Vraag 2
Staande golven in een buis met twee open uiteinden lijken op staande golven in een snaar met één belangrijk verschil: Aan beiden uiteinden ontstaan buiken in plaats van knopen. In de grondtoon ontstaat precies in het midden van de buis een knoop zoals in de afbeelding hieronder aan de linkerkant.Vraag 3
De lengte van de buis zonder kurk is 18,8 cm. Met de kurk er in is de lengte van de luchtkolom in de buis dus 17,8 cm. Met een diameter van 1,8 cm vind je door het invullen van de in de opgave gegeven formule¼·λ = 0,178 + 0,31·0,018 = 0,18358 m
λ = 0,73432 m
Uit de formule voor de golfsnelheid (BINAS tabel 35-B2) volgt voor de frequentie f = v/λ. Invullen van de geluidssnelheid (v) 343 ms-1 (zie BINAS tabel 15A) en λ geeft
f = 343 / 0,73432 = 467,0988 Hz
Afgerond een frequentie van 4,7·102 Hz.
Vraag 4
In de grafiek in figuur 4 kun je aflezen dat de trillingstijd (T) gelijk is aan 0,002 s (zie afbeelding hieronder). Voor de frequentie vind je danf = 1/T = 1 / 0,002 = 500 Hz
Afgerond is dit een frequentie van 5,0·102 Hz.
Vraag 5
Voor de frequentie geldt (zie ook vraag 3)f = v/λ
In BINAS tabel 15A zien we dat bij een hogere temperatuur de geluidssnelheid (v) groter is. Een hogere temperatuur kan dus inderdaad een verklaring zijn voor de te hoge frequentie.
Om de frequentie (f) omlaag te krijgen moet de golflengte (λ) groter worden. Aangezien de golflengte bepaald wordt door de lengte van de luchtkolom in de buis moet de luchtkolom langer worden. Hiervoor moet Janneke de kurk iets minder diep in de buis laten steken.
