Wat is eigenlijk geluid? Wel. geluid is eigenlijk alles, wat door middel van ons gehoororgaan, ons oor, tot ons komt.
Geluid ontstaat door de trilling van een veerkrachtig lichaam. De trillingen delen zich mee aan de omringende lucht, die ze voortplant, tot ze ons oor bereikt hebben. Hebben de trillingen volkomen regelmatig plaats, dan noemen we de gehoorde geluiden tonen.
Houden wij ons even bij die tonen, die van zoveel belang zijn. Hoe meer trillingen per seconde plaats hebben, des te hoger is de toon, dien wij horen. Het menselijk oor kan slechts een beperkt aantal trillingen per seconde waarnemen. De laagste toon, dien wij kunnen horen, heeft 16 trillingen per seconde; zijn er minder, dan horen we geen toon meer, maar afzonderlijke klapjes, een soort roffel. 24.000 trillingen per seconde is, volgens de meeste onderzoekers, wel het uiterste, wat het normale oor nog verwerken kan. Het is de hoge, snerpende toon, dien de krekels voortbrengen. Sommige mensen kunnen dit geluid al niet meer horen; men noemt hen „krekeldoof”.
Elke toon heeft een bepaald aantal trillingen per seconde. Maar, mag je wel vragen, hoe tellen we het aantal trillingen?
In het artikeltje over acoustiek heb je gelezen, dat dit met behulp van een instrument, de z.g. sirene, gebeurt. Het belangrijkste deel hiervan is een metalen schijf, voorzien van 4 rijen gaten. Deze schijf, die gemakkelijk om een as kan draaien, ligt op een windtrommel, die van boven evenveel gaten telt.
Door middel van een motor kan men de schijf een willekeurig aantal omwentelingen per seconde doen maken en op een wijzerplaat, die door een uurwerk met de as in verbinding staat, kan men het aantal aswentelingen aflezen.
De gaten in de metalen schijf vormen vier concentrische cirkels. De binnenste kring bestaat uit 44 gaten, de andere achtereenvolgens uit 55, 66 en 88 gaten. Wordt nu de schijf rondgedraaid, terwijl men uit de windkast een sterken luchtstroom tegen de binnenste rij gaten blaast, dus tegen een der vier rijen, dan hoort men een toon.
Wat gebeurt er? De luchtstroom fluit nu eens door een van de gaten, dan weer stuit hij tegen het metaal. Boven de schijf ontstaan zodoende luchtverdichtingen en luchtverdunningen, dus luchttrillingen of luchtgolven. Hoe meer gaten er in den kring zijn en hoe vlugger de schijf ronddraait, des te meer luchttrillingen per seconde zullen worden opgewekt.
Omdat we het aantal gaten van den kring weten en het aantal omwentelingen op de wijzerplaat kunnen aflezen, kunnen we ook gemakkelijk het aantal luchttrillingen per seconde uitrekenen. De binnenkring had 44 gaten. Laten we de schijf 6 omwentelingen per seconde maken, dan heeft de toon, dien we horen 6 X 44 = 264 trillingen. Als je nu denzelfden toon op de piano zoekt, zal je vinden, dat het de ééngestreepte c is (c). Blazen we den buitensten kring, die 88 gaten heeft, aan, dan krijgen we een toon van 528 trillingen, en dat is de tweegestreepte c (c), dus precies een octaaf hoger. De beide binnenkringen geven de tonen e en g of de terts en de kwint en je mag zelf uitrekenen, hoeveel trillingen die hebben. Je zult dan vinden, dat de verhouding tussen het aantal trillingen van grondtoon, terts, kwint en octaaf is als 4 : 5 : 6 : 8.
Dat ook door trillende snaren, luchtkolommen enz. tonen kunnen worden opgewekt, weet je reeds, want een viool, een fluit of trompet en een trom zijn geen onbekende muziekinstrumenten.
Hoe groot is de snelheid, waarmee het geluid zich door de lucht voortplant’ Om dit vraagstuk op te lossen, stelde men op twee heuvels, waarvan de afstand nauwkeurig bekend was, kanonnen op, vuurde die ’s nachts op een bepaald ogenblik af en telde het aantal seconden, dat verliep tussen het zien van den vuurstraal en het horen van den knal. Deelt men het aantal seconden op den afstand, uitgedrukt in meters, dan verkrijgt men ongeveer de snelheid van ’t geluid, n.l. 340 M. per seconde. In het water plant het geluid zich vlugger voort, n.l. 1435 M. per seconde, bij l6° Celsius.
Stuiten de geluidgolven op hun weg op een hinderpaal, b.v. een muur of rotswand, dan worden ze teruggekaatst. De tot ons oor terugkerende luchtgolven noemen we echo. Hoe vermakelijk dit verschijnsel op het vrije veld of in de bergen ook is, in grote concertzalen is het erg hinderlijk. Men zegt dan, dat de zaal een „slechte acoustiek” heeft (zie ook: Acoustiek en Echo) en het is een moeilijke taak voor de bouwmeesters, dit verschijnsel afdoende te bestrijden.
In gewelven, die ’n ellipsvorm hebben, neemt men een merkwaardig echo-verschijnsel waar. Daar worden de geluidgolven niet naar het punt van uitgang teruggekaatst, maar verspreiden zich langs het gewelf. Je weet, dat een zogenaamde ellips twee brandpunten heeft. Is de ellips langgerekt, dan liggen de brandpunten B en B1 ver van elkander verwijderd (zie: Ellips). Het merkwaardige is nu, dat geluidsgolven, die in het ene brandpunt, b.v. B, opgewekt worden, zich in het andere, B1, weer verenigen. Spreekt iemand fluisterend in B, dan kan een ander, die zijn oor bij B1 houdt, juist daar elk woord duidelijk verstaan.
Heb je wel eens gehoord van het „oor van Dionysius”? In 400 v. Chr. heerste over de stad Syracuse op Sicilië een tiran, Dionysius geheten. In zijn paleis bevond zich een elliptisch gewelf, waarin hij mensen, die hij gevaarlijk achtte, gevangen zette. In de cel voor de gevangenen was het ene brandpunt van de ellips, juist in het andere brandpunt was een geheim kamertje, waarin de tiran de gesprekken der gevangenen afluisterde.
Van de echo maakt men tegenwoordig ook gebruik, om de diepte van het water in meren en zeeën te peilen.
Dicht onder het wateroppervlak wordt op een klok geslagen; de geluids-golven planten zich door het water voort, worden door den bodem teruggekaatst en boven in een microfoon opgevangen. Uit het tijdverschil tussen aanslaan en echo kan men gemakkelijk de diepte afleiden, wanneer men er rekening mee houdt, dat de geluidsgolven den afstand tweemaal doorlopen, n.l. heen en terug, en dat de voortplantingssnelheid van het geluid in water 1435 M. per seconde bedraagt.
