AAN DE SLAG

AAN DE SLAG
IW
‘Arbeid verricht door de wrijvingskracht’ (thema 1)
ORIËNTEREN
Onderzoeksvraag
Is de arbeid die moet verricht worden op een voorwerp om dat voorwerp over een afstand h omhoog te brengen, afhankelijk van de gevolgde weg?
Hypothese
Kies een van de volgende hypothesen.
a Deze arbeid is afhankelijk van de gevolgde weg.
b Deze arbeid is onafhankelijk van de gevolgde weg.
INFORMEREN
Zoek het verband tussen de rechthoekzijden en de hoeken in een rechthoekige driehoek.
VOORBEREIDEN
Materiaal
••
••
••
••
••
••
••
hellend vlak
katrol
statiefmateriaal
dynamometer
wagentje
touw
lat
Werkwijze
We brengen een karretje van een punt A naar een punt B. Daarvoor moet op het karretje arbeid
verricht worden: op het karretje wordt een kracht uitgeoefend en het karretje wordt verplaatst.
Het karretje wordt volgens twee methoden van A naar B gebracht. Een keer via een hellend vlak
en een keer verticaal naar omhoog.
UITVOEREN
•• Markeer twee punten A en B op het hellend vlak, zodat de afstand tussen A en B ≈ 40 cm.
•• Maak een tabel met de volgende hoofdingen. Vul de tabel gaandeweg aan.
α
Fvert ( )
h ( )
Fschuin ( )
l ( )
Fvert · h ( ) Fschuin · l ( )
Fschuin
B
B
l
h
α
methode 1
h
Fschuin
A
Fvert
A
methode 2
Extra: Aan de slag IW (thema 1)
Methode 1: het karretje wordt over een hoek α naar omhoog gebracht
1 Maak de opstelling zo dat α = 30°.
→
2 Meet met de dynamometer de kracht Fschuin die je moet uitoefenen om het karretje omhoog te
brengen van A tot in B. Zorg ervoor dat de kracht constant blijft, zodat de snelheid van het karretje bijna nul is.
3 Noteer de waarde van Fschuin in de tabel. Noteer de waarde van l.
Methode 2: het karretje wordt verticaal naar omhoog gebracht
1 Markeer op een verticaal opgestelde lat twee punten A en B die een afstand h uit elkaar liggen, zoals aangegeven in de figuur hierboven. Bereken eventueel de waarde van h voor deze
waarde van α via de formule voor de sinus van een hoek.
→
2 Meet met de dynamometer de kracht Fvert die je moet uitoefenen om het karretje omhoog te brengen van A tot in B. Zorg ervoor dat de kracht constant blijft, zodat de snelheid van het karretje
bijna nul is.
3 Noteer de waarde van Fvert en van h in de tabel.
Herhaal het vorige voor α = 45° en 60°.
Vul de tabel aan.
REFLECTEREN
Besluit
Is je hypothese correct? Formuleer een besluit.
Reflectie
Welke aanname heb je gemaakt?
De
arbeid verricht door de wrijvingskracht mag worden verwaarloosd.
Extra: Aan de slag IW (thema 1)
AAN DE SLAG
IW
‘De druk van een fietsband’ (thema 4)
ORIËNTEREN
Onderzoeksvraag
Hoe groot is de druk van een fietsband op de weg?
Hypothese
Maak een schatting van deze druk.
INFORMEREN
Zoek voor verschillende soorten fietsen op tot welke druk je de fietsband best oppompt.
Is dat een absolute drukwaarde?
VOORBEREIDEN
Materiaal
••
••
••
••
••
fiets
fietspomp met manometer
personenbalans
blad geruit papier
potlood
Werkwijze
De druk van een fietsband op de weg wordt bepaald door de kracht van de band op de weg en
de grootte van het oppervlak tussen band en weg.
UITVOEREN
1 Pomp een fietsband op tot de aangewezen waarde. Noteer de druk ppomp.
2 Leg een geruit blad onder het achterwiel. Laat iemand op de fiets plaatsnemen. Teken met een
potlood een rand op het blad omheen het contactoppervlak tussen ban en vloer.
Bedenk een manier om hier de grootte A van het oppervlak uit te berekenen. Noteer de waarde
van A.
3 Zet een personenbalans onder het achterwiel. Laat de persoon terug op de fiets zitten.
Lees de balans af, noteer deze waarde.
Bereken de grootte F van de kracht van de band op de weg, noteer deze waarde F.
4 Noteer de formule voor de druk. Bereken en noteer de waarde van de druk pweg van de band
op de weg.
5Vergelijk pweg en ppomp.
6 Ga na of het resultaat hetzelfde is als iemand anders op de fiets zit.
7 Pomp de band minder hard op en herhaal het vorige.
REFLECTEREN
Besluit
Komt de gevonden waarde overeen met je schatting?
Reflectie
Is deze druk voor iedereen dezelfde? Is deze druk ook de druk van het voorwiel op de weg?
Extra: Aan de slag IW (thema 4)
AAN DE SLAG
IW
‘De dichtheid van vloeistoffen berekenen’ (thema 5)
ORIËNTEREN
Onderzoeksvraag
Kan de dichtheid van vloeistoffen berekend worden uit de druk die ze uitoefenen?
Hypothese
De dichtheid van vloeistoffen, zowel mengbare als niet-mengbare, kan met behulp van de uitgeoefende druk bepaald worden.
VOORBEREIDEN
Materiaal
•• 2 lange dunnen glazen buizen
•• 2 bekerglazen
•• verschillende mengbare vloeistoffen (water, alcohol, petroleumether, white spirit, zoutoplossing,
…)
•• verbindingsdarm en T-vormig verbindingsstuk
•• klem
•• grote meetspuit
•• statiefmateriaal
•• lat
Werkwijze
Door de hydrostatische druk – veroorzaakt door een kolom van een vloeistof te vergelijken met
deze van een kolom water – kan de dichtheid van deze vloeistof berekend worden.
INFORMEREN
Zoek de dichtheid van de verschillende vloeistoffen op.
UITVOEREN
Duw de meetspuit volledig in. Maak de opstelling.
Maak met statiefmateriaal de buizen en de meetspuit
vast.
Vul een bekerglas met water en het andere met een
vloeistof waarvan je de dichtheid wilt bepalen.
Open de klem. Trek de meetspuit omhoog, zodat een
onderdruk ontstaat in de buizen en de vloeistoffen
zo hoog mogelijk opgezogen worden. Sluit de klem.
hwater
hvl
1
2
Extra: Aan de slag IW (thema 5)
Wat weet je over de druk op beide vloeistoffen?
Wat weet je dan over de hydrostatische druk op de niveaus 1 en 2 in de buizen?
De
druk op de vloeistoffen is dezelfde. Daarom is de hydrostatische druk op niveau
1 gelijk aan de hydrostatische druk op niveau 2.
Methode 1
1 Maak een tabel met onderstaande hoofdingen. Breid de tabel gaandeweg uit.
ρwater = 1000 kg/m3
alcohol
hwater ( )
hvl ( )
ρalcohol
2 Meet de hoogten hwater en hvl. Noteer de waarden in je tabel.
3 Schrijf de uitdrukking voor de hydrostatische drukken phydr,water en phydr,vl in de buizen op de
niveaus 1 en 2. Formuleer hieruit een formule voor de dichtheid ρvl van de vloeistof.
ρ
vl = ρwater · hwater/hvl
4Bereken ρvl.
5 Herhaal dit voor de andere vloeistoffen.
Methode 2
1 Maak een tabel met onderstaande hoofdingen. Breid de tabel gaandeweg uit.
ρwater = 1000 kg/m3
alcohol
hwater ( )
hvl ( )
phydr,alcohol ( )
phydr,alcohol/(g · halcohol) ( )
2 Doe de klem open en duw de meetspuit een beetje in. Sluit de klem. Meet de hoogten hwater en
hvl. Noteer de waarden in je tabel.
3Bereken phydr,vl = phydr, water. Noteer de waarde in de tabel.
4 Herhaal 2 en 3 enkele keren.
5 Vul de laatste kolom van de tabel aan. Bereken hier ρvl uit.
6 Maak de phydr(hvl)-grafiek. Bereken de richtingscoëfficiënt van de rechte. Bereken hier ρvl uit.
7 Herhaal dit voor de andere vloeistoffen.
REFLECTEREN
Besluit
De dichtheid van vloeistoffen, zowel mengbare als niet-mengbare, kan met behulp van de uitgeoefende druk bepaald worden.
Methode
2, omdat daar meer resultaten in verwerkt worden.
Reflectie
Welke methode geeft de nauwkeurigste resultaten? Verklaar.
Komen de waarden die je gevonden hebt overeen met de waarden die je opzocht? Hoe kan je
eventuele verschillen verklaren?
Aflezen
van de hoogte is niet gemakkelijk.
Extra: Aan de slag IW (thema 5)
AAN DE SLAG
IW
‘Van welke factoren is de archimedeskracht afhankelijk?’ (thema 5)
ORIËNTEREN
Onderzoeksvraag
Van welke factoren is de archimedeskracht afhankelijk? Wat is het verband tussen deze factoren
en de archimedeskracht?
Hypothese
De archimedeskracht is afhankelijk van het ondergedompeld volume Vond, en van de dichtheid ρvl
van de vloeistof.
VOORBEREIDEN
Materiaal
••
••
••
••
••
dynamometer
maatcilinder
water, zoutoplossing, alcohol met gekende dichtheid
koperen en ijzeren blokje met een verschillend volume met haakje
blokjes uit verschillend materiaal met hetzelfde volume
Werkwijze
Door het gewicht van een voorwerp te bepalen in lucht en als het voorwerp ondergedompeld is in
een vloeistof, kan de archimedeskracht bepaald worden.
INFORMEREN
•• Zoek de dichtheid van de verschillende vloeistoffen: ρwater, ρzoutoplossing, ρalcohol …
•• Zoek een methode om het volume van de blokjes te bepalen.
UITVOEREN
•• Maak een tabel met de volgende hoofdingen. Vul de tabel gaandeweg verder aan.
water : ρwater
blokje:
VCu
FCu,lucht
FCu,water
FCu,A
FA/(ρ · V)
koper (Cu)
( )
( )
( )
( )
( )
•• Noteer: ρwater, ρzoutoplossing, ρalcohol … in de tabel.
•• Bepaal het volume van de blokjes. Noteer: VCu en VFe in de tabel.
1 Invloed van het volume
Koperen blokje
a Hang het koperen blokje aan de dynamometer. Noteer de waarde FCu,lucht van het gewicht van
het blokje in lucht in de tabel.
b Vul de maatcilinder met water. Herhaal het voorgaande. Noteer de waarde FCu,water van het
gewicht van het blokje in water in de tabel.
c Bereken de waarde van de archimedeskracht FCu,A op het blokje. Noteer FCu,A in de tabel.
Extra: Aan de slag IW (thema 5)
IJzeren blokje
Herhaal het voorgaande met het ijzeren blokje. Noteer FFe,l, FFe,w en FFe,A in de tabel.
2 Invloed van de dichtheid
Vervang het water door achtereenvolgens de zoutoplossing en door de alcohol.
Herhaal de vorige metingen en noteer je waarden in de tabel.
3 Afleiding van de formule voor de archimedeskracht
Bereken voor elke meting FA/(ρvloeistof · Vvoorwerp).
Noteer de waarde in de laatste kolom van de tabel. Waaraan is deze waarde gelijk?
REFLECTEREN
Besluit
Noteer de formule voor de archimedeskracht.
Reflectie
••
••
Voor de archimedeskracht geldt:
hoe groter het ondergedompelde volume, hoe kleiner / groter de archimedeskracht,
hoe groter de dichtheid van de vloeistof, hoe kleiner / groter de archimedeskracht.
Bepaal de archimedeskracht op twee blokjes volledig ondergedompeld in water, met hetzelfde
volume, maar uit verschillend materiaal. Formuleer je besluit.
•• Waarom moet je de archimedeskracht uitgeoefend door de lucht niet in rekening brengen?
De
archimedeskracht in een gas is verwaarloosbaar ten opzichte van die in een
vloeistof.
Extra: Aan de slag IW (thema 5)
AAN DE SLAG
IW
‘De dichtheid van een drijvend voorwerp’ (thema 5)
ORIËNTEREN
Onderzoeksvraag
Hoe kan de dichtheid ρvwp van een drijvend voorwerp bepaald worden?
Hypothese
De dichtheid kan bepaald worden uit de archimedeskracht.
INFORMEREN
Zoek de dichtheid van de verschillende materialen op.
VOORBEREIDEN
Materiaal
••
••
••
••
cilinders met hetzelfde volume gemaakt uit verschillende materialen, die drijven op water
PE-cilinder
lange, smalle maatcilinder
lat
Werkwijze
Door een voorwerp te laten drijven op een vloeistof, wordt de dichtheid van het materiaal waaruit
de cilinder gemaakt is, bepaald.
UITVOEREN
Maak een tabel met de volgende hoofdingen, breid deze uit voor alle cilinders.
cilinder
h ( )
R ( )
m ( )
hond ( )
ρmat ( )
1 (materiaal)
a Nummer de cilinders. Bepaal voor elke cilinder de hoogte h, de straal R en de massa m. Noteer
deze waarden.
b Vul de maatcilinder gedeeltelijk met water. Laat een cilinder rechtop drijven op het water.
c Meet de diepte hond die de cilinder in het water zakt. Doe dat zo nauwkeurig mogelijk, neem
eventueel het gemiddelde van de kleinste en de grootste waarde. Noteer de waarde van hond in
de tabel.
d Op de cilinder werken twee krachten: de zwaartekracht Fz en de archimedeskracht FA. De cilinder is in evenwicht dus zijn beide krachten gelijk: Fz = FA.
e Noteer de formule voor de zwaartekracht Fz en voor de archimedeskracht FA.
Fz
= m · g en FA = ρv · g · Vond = ρvl · g · hond · π · R2
f Vul bovenstaande vergelijking in en bepaal daaruit een formule voor de dichtheid ρmat van het
materiaal van de cilinder.
g Herhaal het voorgaande voor elke cilinder.
h Hoe kan je het experiment aanpassen voor de PE-cilinder?
Extra: Aan de slag IW (thema 5)
REFLECTEREN
Besluit
De dichtheid van een drijvend voorwerp kan uit de archimedeskracht berekend worden.
Reflectie
Komen de waarden die je gevonden hebt overeen met de waarden die je opzocht? Hoe kan je
eventuele verschillen verklaren?
Fout
op de bepaling van h, R en vooral op hond.
Extra: Aan de slag IW (thema 5)
AAN DE SLAG
IW
‘Welke verschillen zijn er tussen isolatiematerialen?’ (thema 8)
ORIËNTEREN
Onderzoeksvraag
Welke verschillen zijn er tussen isolatiematerialen?
Hypothese
Formuleer een hypothese:
Sommige
materialen zijn beter dan andere. / Isolatiemateriaal bevat veel lucht. /
...
VOORBEREIDEN
Materiaal
••
••
••
••
••
••
piepschuim, glaswol, pels, ... met ongeveer dezelfde dikte
stevige plakband
lege melkverpakkingen van 1 liter
thermometers
chronometer
heet water
Werkwijze
We brengen isolerend materiaal aan rond een vat met heet water en we meten de temperatuur van
het water tijdens de afkoeling.
INFORMEREN
Zoek een andere benaming op voor piepschuim.
Geëxpandeerd
polystyreen of EPS.
Zoek de chemische samenstelling op:
Polystyreen
ontstaat door polymerisatie van styreen C8H8.
Zoek de volumeverhouding op tussen lucht en de grondstof van piepschuim.
98
% lucht, 2 % polystyreen.
UITVOEREN
1 Maak met piepschuim en plakband een omhulsel rond de melkverpakking. Laat het zo goed
mogelijk aansluiten bij de melkverpakking.
2 Herhaal dat met de andere isolatiematerialen.
3 Vul elk van de geïsoleerde verpakkingen met een halve liter heet water. Zorg ervoor dat het
water in elke verpakking dezelfde temperatuur heeft.
4 Steek in elke verpakking een thermometer. Meet elke minuut de temperatuur van het water.
Extra: Aan de slag IW (thema 8)
5 Maak een
1,8 tabel met in de eerste kolom de tijd, en in de volgende kolommen de temperatuur in
de pverschillende
melkverpakkingen.
(bar)
1,6
θA (°C)
t (min)
θB (°C)
θC (°C)
θD (°C)
1,4
1
p = 33,983V–0,9803
2
1,2
3
4
1
5
6
0,8
7
8
0,6
20
9
30
40
50
V (ml)
60
10
Quark_4_1_LWB_01_T06_ADS09.ai
6 Maak een grafiek waarbij je op de horizontale as de tijd uitzet en op de verticale as de
temperatuur.
θ (°C)
t (min)
7 Duw op een stuk glaswol, op de pels, ... Wat merk je?
Quark_4_1_LWB_02_T06_ADS10.ai
Je kan ze gemakkelijk samendrukken.
8 Hoe verklaar je dat?
In
isolatiemateriaal zit veel lucht.
p (bar)
1,6
REFLECTEREN
Besluit
Sommige
1,4
1,2
isolatiematerialen
zijn beter dan andere. Isolatiemateriaal bevat veel lucht.
1
Lucht is een slechte warmtegeleider. De lucht is opgeslagen in kleine gaten, zodat hij stilstaat.
In stilstaande 0,8
lucht is geen convectie mogelijk.
Reflectie
0,6
0
50
100
150 θ (°C)
Als je de temperatuur met een sensor laat opmeten en de grafiek door de computer laat tekenen,
voer je de metingen aan verschillende verpakkingen achter elkaar uit. Zorg er dan wel voor dat de
Quark_4_1_LWB_03_T06_Opdr07.ai
begintemperatuur dezelfde
is.
Extra: Aan de slag IW (thema 8)

Download Report