Natuurkundige eigenschappen van geluid
Geluid en alles wat daarmee samenhangt, is een buitengewoon interessante materie. Voor een goed begrip is enige basiskennis noodzakelijk. Deze paragraaf beperkt zich tot het gedeelte wat noodzakelijk is om in grote trekken geluidhinder door laagfrequent geluid te kunnen begrijpen. Op het internet is meer gedetailleerde informatie te vinden.
Trillingen kent iedereen uit eigen ervaring. Als met de hand op een raam wordt geklopt, zal dat gaan trillen. De opgewekte trillingen worden hoorbaar overgedragen op lucht. Dat wordt geluid genoemd. Omgekeerd kunnen geluidstrillingen ook worden overgedragen op vaste stoffen, denk aan het meetrillen van ramen en deuren als de geluidsinstallatie wat luid wordt gezet.
De belangrijkste twee begrippen op geluidgebied zijn de frequentie en de hoeveelheid geluid. De frequentie is het aantal trillingen per seconde en wordt uitgedrukt in Hz (Hertz). Een “hoge” toon heeft een hogere frequentie dan een “lage” toon. De hoeveelheid geluid wordt uitgedrukt in dB (decibel) en komt later aan de orde.
Geluid met één specifieke frequentie komt overigens nauwelijks voor, ook niet bij muziekinstrumenten. Een bepaalde toon klinkt uit een trompet heel anders dan van een viool. Dat komt omdat er weliswaar een “hoofdfrequentie” is, maar er doorgaans nogal wat bijkomende frequenties aanwezig zijn. Tezamen veroorzaken die de klankkleur van het instrument.
De geluidsnelheid in lucht is voor alle frequenties gelijk: ongeveer 330 meter/seconde. Hier volgt een golflengte uit van 330 m/s gedeeld door de frequentie.
Geluid plant zich voort door lucht en neemt in sterkte af bij toenemende afstand van de bron. Dat heeft twee oorzaken.
- De eerste oorzaak betreft de cirkelvormige verspreiding waardoor de geluidsenergie bij toenemende afstand verdeeld moet worden over een grotere cirkel. Deze verzwakking is voor alle frequenties dezelfde.
- De tweede oorzaak betreft de absorptie (of demping) die optreedt in lucht. De absorptie is sterk frequentie-gebonden. Bij lage frequenties treedt veel minder absorptie op waardoor dat geluid op grotere afstanden hoorbaar blijft. Bij laagfequent geluid kan dat tot meer dan 50 km oplopen. Door deze eigenschap is het lastig om een LFg-bron op te sporen.
Geluid kan ook resoneren, ofwel door weerkaatsingen plaatselijk versterkt worden. Dat kan in lucht plaatsvinden, maar ook in vaste stoffen als bijvoorbeeld de bodem. Dat kan als laagfrequent geluid worden waargenomen maar soms ook als trillingen.
Tenslotte nog een laatste tamelijk complexe eigenschap: geluid volgt onnavolgbare banen, het plant zich in de praktijk niet altijd rechtlijnig voort: afbuigingsverschijnselen kunnen voorkomen. Ook kunnen reflecties optreden in hogere luchtlagen door temperatuurverschillen, inversie genaamd.