Dit practica + werkbladen boek bestaat uit twee delen. In het eerste deel staan de practica. Deze zijn ook digitaal beschikbaar. Bij de meeste paragrafen zijn er extra practica digitaal beschikbaar. De practica komen voor in twee varianten: check (c) en ontdek (o). De check variant voer je uit nadat je de leerstof van een paragraaf hebt bestudeerd. De ontdek variant kun je uitvoeren voorafgaand aan de bestudering van de theorie. Zoals de naam al zegt, je ontdekt zelf de leerstof van de paragraaf door het uitvoeren van het practicum. Het tweede deel bevat de werkbladen bij de opdrachten. In het leerboek wordt hiernaar verwezen.
2.1 De snelheid van een schommel (c)
DOEL Je onderzoekt de snelheid van een schommel of slinger.
Inleiding
Op een schommel ga je heen en weer. Daarbij is je snelheid niet constant: je bent voortdurend aan het versnellen en vertragen. De snelheid is dus niet zo makkelijk te meten, de gemiddelde snelheid wel. Bij dit practicum zoek je uit of de gemiddelde snelheid groter is als je harder schommelt of als je zwaarder bent. Waarschijnlijk heb je geen schommel in of bij je school. Daarom is de proef beschreven met een slinger aan een statief.
Benodigdheden
• Een statief met bevestigingsklemmen
• Een touwtje en twee verschillende blokjes met een haakje
• Een stopwatch of telefoon
• Een lange meetlat of meetlint
Uitvoering
1 Maak een slinger van 60 cm lang (meten van het ophangpunt tot het midden van het blokje).
2 Trek het blokje 30 cm opzij en laat het los. Meet de afstand naar het uiterste punt van de slingering aan de andere kant. Je mag in rechte lijn meten. Schrijf de uitkomst in de tabel bij ‘Resultaten’.
3 Herhaal dat drie keer en meet telkens met de stopwatch de tijd die het blokje nodig heeft om helemaal naar de andere kant te slingeren (eerst even oefenen!). Zet de uitkomsten in de tabel.
4 Meet ook de tijd die nodig is voor drie hele slingeringen, d.w.z. drie keer heen én terug. Zet de uitkomst in de tabel.
5 Herhaal proef 4 met beginuitwijkingen van 20 cm en 10 cm. Zet alles in de tabel.
6 Doe proef 4 nu met een lichter of zwaarder blokje.
Extra proef:
Maak de slinger een stuk korter en herhaal proef 4. Maak zelf een tabel.
Resultaat
2 De afgelegde afstand is cm = m.
3 meting gemeten tijd in s gemiddelde snelheid in m/s
1 2 3
a Waarom zijn de drie gemeten tijden niet allemaal hetzelfde?*
b Bereken de gemiddelde snelheden en vul ze hierboven in.
4, 5 en 6
proef beginuitwijking in cm tijd drie slingeringen in s tijd van links naar rechts in s afstand van links naar rechts in m gemiddelde snelheid in m/s
4 30
5 20
5 10
6 30
a Bereken voor elke meting de tijd die nodig is om één keer van links naar rechts te gaan en schrijf die in de tabel.
b Hoe heb je dat uitgerekend?
c Wat valt je op aan de gemeten tijden?
d Bereken voor elke meting de gemiddelde snelheid en zet die in de tabel.
e Maak op de volgende pagina een grafiek van de gemiddelde snelheid tegen de beginuitwijking. Bekijk zo nodig naslag B2 in het leerboek.
gemiddelde snelheid (m/s)
0
f Wat valt op in deze grafiek?
g Leg uit hoe je dat had kunnen voorspellen zonder de grafiek te tekenen.
Vraag
Welke gemiddelde snelheid is nauwkeuriger, die bij proef 3 of die bij proef 4? Leg uit.
beginuitwijking (cm)
Heb je het leerdoel bereikt?
Vink de leerdoelen af als je het doel bereikt hebt.
Ik weet welke twee grootheden ik moet meten om de gemiddelde snelheid uit te kunnen rekenen.
Ik kan afstanden meten met een meetlat of -lint en tijden meten met een stopwatch.
Ik snap hoe ik bij een slinger de tijd nauwkeuriger kan meten.
2.2 Rollen (c)
DOEL Je leert hoe je bij een rollend voorwerp twee snelheden kunt bepalen, en wat de samenhang daartussen is.
Inleiding
Als je fietst heb je samen met je fiets een bepaalde snelheid. Maar je wielen draaien ook rond. De banden draaien dus met een bepaalde snelheid rond de as. Die snelheid kun je uitrekenen als je de omtrek van het wiel weet en de tijd van één omwenteling.
Rollen is een combinatie van draaien en vooruitgaan. Bij een rollend voorwerp kun je dus twee snelheden bepalen. Dat doe je in het klaslokaal met een rollende buis, koker of blik.
Benodigdheden
• Een stuk PVC-buis, kartonnen koker of blik (in het vervolg noemen we die ‘de rol’)
• Een gladde tafel of plank
• Ondoorzichtig plakband, stickertjes of stukjes van een zelfklevend etiket
• Een meetlat of meetlint
• Een stopwatch
Uitvoering
1 Meet de diameter (middellijn) van de rol. Schrijf de uitkomst op bij ‘Resultaat’.
2 Markeer met het plakband of de stickertjes op de tafel of de plank een ‘startlijn’ en een ‘eindstreep’ op ongeveer 1,5 meter afstand. De afstand daartussen moet zo groot zijn dat de rol op dat stuk precies een heel aantal rondjes draait.
Zet daarvoor een streepje op de rand van de rol en laat hem vanaf de startlijn langzaam over de baan rollen totdat je ongeveer 1,5 meter hebt met een heel aantal omwentelingen.
Meet de afstand en het aantal omwentelingen en schrijf de resultaten op.
3 Geef de rol een stukje vóór de startlijn een zet, zó dat hij over de eindstreep rolt.
Meet daarbij de tijd vanaf de startlijn tot de eindstreep. Schrijf de gemeten tijd op.
Resultaat
1 De diameter is cm.
2 De afstand van startlijn tot eindstreep is cm. Het aantal omwentelingen is
3 De tijd van startlijn tot eindstreep is s.
a Bereken de snelheid van de rol:
b Is dit echt de snelheid of de gemiddelde snelheid? , want
c Bereken de omtrek van de rol:
d Bereken hoelang de rol deed over één rondje:
e Bereken de snelheid van de buitenkant van de rol:
f Vergelijk de uitkomsten bij vraag a en e. Wat valt je op?
Vind je dat logisch? Geef uitleg:
Vragen
1 De wielen van je fiets hebben een diameter van 70 cm. Ze draaien drie keer rond per seconde. Bereken hoe snel je op dat moment fietst.
2 Je fietst nu met een snelheid van 6 m/s. Bereken hoeveel rondjes je wielen draaien per seconde.
3 Precies halverwege de as en de buitenkant van je wiel zit een magneetje op een spaak. (dat is voor de fietscomputer). Je fietst nog steeds 6 m/s. Hoe groot is de snelheid waarmee het magneetje ronddraait?
Geef uitleg of een berekening.
Heb je het leerdoel bereikt?
Vink de leerdoelen af als je het doel bereikt hebt.
Ik kan de snelheid meten waarmee een rollend voorwerp vooruitgaat.
Ik kan de snelheid meten waarmee de buitenkant van een rollend voorwerp om de as draait.
Ik snap dat die twee snelheden hetzelfde zijn.
2.3 Vallen (c)
DOEL Je leert werken met een ultrasone sensor en de versnelling bepalen uit een snelheid-tijddiagram.
Inleiding
Een mok die uit je hand valt, gaat steeds sneller omlaag. Hij heeft na een meter vallen al zo’n snelheid dat de botsing met de grond meestal niet goed afloopt.
Een vallend voorwerp versnelt dus. Bij dit practicum onderzoek je hoe groot die versnelling is en of die constant is. Omdat de snelheid te groot is om metingen ‘met de hand’ te doen, gebruik je een computer met een bijzonder instrument: de ultrasone sensor.
Dat is een apparaat dat ultrasone (onhoorbare) geluidssignalen uitzendt en de terugkaatsing daarvan tegen een voorwerp weer opvangt. De computer meet de tijd tussen het uitgezonden geluidssignaal en de echo en rekent daarmee de afstand tot het voorwerp uit. Hij doet dat telkens opnieuw heel snel achter elkaar en rekent daarmee ook de snelheid van het voorwerp uit.
Deze metingen worden zichtbaar in een grafiek.
Als vallend voorwerp gebruik je een kartonnen kegel, omdat die geluid goed terugkaatst.
Bij deze proef moet je minstens met z’n tweeën zijn.
Benodigdheden
• Een ultrasone sensor aan een statief
• Een computer
• Een stevige kartonnen kegel
Uitvoering
1 Zet het statief bij de rand van de tafel, zó dat de kegel recht onder de sensor langs de tafel kan vallen.
2 Open het meetprogramma en zet het klaar om te gaan meten.
3 Houd de kegel met de punt omlaag en oefen hoe je hem kan loslaten zonder hem een zet te geven. Zodra hij los is moet je je hand meteen wegtrekken.
4 Houd de kegel ongeveer 30 cm onder de sensor. Je klasgenoot bedient het meetprogramma.
5 Je telt tot drie: op ‘drie’ start je klasgenoot de meting en laat jij de kegel los. Zorg dat je hand daarbij niet onder de sensor komt. Er verschijnt nu een snelheid-tijddiagram op het scherm.
Resultaat
Een snelheid-tijddiagram van de valbeweging. Het kan handig zijn dat af te drukken, zeker als de grafiek niet al te vloeiend is.
De onregelmatigheden in de grafiek zijn het gevolg van meetonnauwkeurigheden. Die worden veroorzaakt door te zwakke geluidsweerkaatsing of storend geluid uit de omgeving.
tafel kegel
ultrasone sensor
Als de grafiek niet vloeiend is begin je met zelf een zo vloeiend mogelijke lijn er doorheen te trekken.
Is de versnelling bij deze beweging constant? , want
Lees aan het begin en het eind van de grafiek op de vloeiende lijn de snelheid af. Zet de tijdstippen en snelheden in de tabel.
(omdat de meting meestal niet precies begint op het moment dat de beweging start hoeft het begintijdstip hier niet nul te zijn)
begin tijdstip: s beginsnelheid m/s eind tijdstip: s eindsnelheid m/s tijdverschil: s
Bereken nu de versnelling. Voor de tijd t gebruik je het verschil tussen begin- en eindtijdstip.
Vragen
1 Beredeneer hoe groot de snelheid van de kegel zou zijn na één seconde vallen.
2 Een mok die valt van een meter hoogte is na 0,45 s op de grond. Bereken met de hierboven gevonden versnelling met welke snelheid hij dan de grond raakt.
Heb je het leerdoel bereikt?
Vink de leerdoelen af als je het doel bereikt hebt.
Ik kan de snelheid meten met de ultrasone sensor en een computer.
Ik kan uit een snelheid-tijddiagram de versnelling bepalen.
2.4
Een plaats-tijddiagram maken (c)
D OEL Je leert hoe je een plaats-tijddiagram kunt maken met de computer.
Inleiding
Bij deze proef gebruik je een sensor waarmee de computer de afstand van een voorwerp kan meten. Dat doet hij tientallen keren per seconde en daarmee maakt hij onmiddellijk een plaats-tijddiagram.
Bij deze proef zijn lopende leerlingen de bewegende voorwerpen.
Benodigdheden
• Computer met meetsoftware
• Groot beeldscherm of digibord
• Sensor
• Bevestigingsmateriaal (statief of tafelklem)
• Lang meetlint
• Leerlingen
Uitvoering
De computer maakt van elke beweging een plaats-tijddiagram en toont dat op het scherm.
Zo’n grafiek heeft vaak kortstondige uitschieters die veroorzaakt worden door meetonnauwkeurigheden. Overleg met elkaar welke kenmerken van de grafiek écht bij de beweging horen en welke niet.
Je maakt van elke grafiek een schets waarop je zo goed mogelijk laat zien hoe de grafiek eruit zou zien bij een nauwkeurige meting.
1 Kies een ‘looptraject’ in het lokaal van ongeveer 6 meter lengte.
2 Zet de sensor op een statief of tafelklem, zó dat de lopende leerlingen over het hele traject in het ‘zicht’ van de sensor zijn.
3 Start het benodigde programma op de computer.
4 Een leerling gaat ongeveer halverwege het traject stilstaan. Laat de computer een grafiek maken. Schets de grafiek in de tabel bij ‘Resultaat’. Meet met het meetlint na of de afstand tot de sensor klopt met de grafiek.
5 Laat iemand rustig en met zo goed mogelijk constante snelheid van de sensor af lopen en schets ook hiervan de grafiek.
6 Herhaal die meting met een duidelijk hogere snelheid.
7 Laat nu iemand langzaam beginnen en steeds sneller van de sensor af lopen en maak nogmaals een schets.
Resultaat
beweging schets plaats-tijddiagram overeenkomst/verschil met boek
4 stilstaan
5 constante snelheid
6 hogere constante snelheid
7 versnelde beweging
Vergelijk alle getekende grafieken met die in je boek en schrijf de overeenkomsten en/of verschillen in de derde kolom van de tabel.
Vragen
1 Hoe kun je aan de grafieken bij proef 5 en 6 zien of de snelheid echt constant was?
2 Was de snelheid bij proef 7 aan het eind kleiner, even groot of groter dan bij proef 6? Leg uit hoe je dat ziet.
Heb je het leerdoel bereikt?
Vink de leerdoelen af als je het doel bereikt hebt.
Ik kan met een computer en een sensor een plaats-tijddiagram maken.
Ik weet hoe de plaats-tijddiagrammen eruitzien bij stilstand, bij constante snelheid en bij een toenemende snelheid.
2.5 Snelheid en remweg (c)
DOEL Je leert hoe je de remweg van een fiets meet en hoe die afhangt van de snelheid.
Inleiding
Naarmate je harder gaat, is je remweg langer. Dat is één van de redenen waarom er in het verkeer maximumsnelheden zijn. Bij deze proef onderzoek je hoe de remweg van de snelheid afhangt.
Benodigdheden
• Een fiets (of twee)
• Een fietscomputer, GPS of telefoon met een app om de snelheid te meten. (bv. GPS snelheidsmeter)
• Een veilig stuk straat of plein met gelijkmatige bestrating (liefst asfalt)
• Een lang meetlint
• Stoepkrijt
Uitvoering
1 Verdeel het traject met een duidelijke streep in twee stukken: een meter of 20 om snelheid te maken en een meter of 15 om te remmen.
2 Oefen in het snelheid maken: zorg dat je een meter of vijf voor de streep een constante snelheid hebt en lees die af op de fietscomputer, GPS of telefoon.
3 Oefen in het remmen: gebruik alleen de achterrem en rem steeds maximaal. Als de fiets daarbij onregelmatig afremt moet je een andere fiets of een ander wegdek proberen.
Oefen ook in het remmen op het juiste moment: als je voorwiel precies op de streep is.
Laat anderen kijken of je dat goed doet.
4 Doe de eerste meting: lees je snelheid af vlak voor de streep en begin met remmen als het voorwiel over de streep gaat.
Zet een streep waar je voorwiel tot stilstand is gekomen en meet de remweg.
Schrijf de uitkomsten in de tabel bij ‘Resultaat’.
5 Doe nu nog een stuk of acht rempogingen, met verschillende snelheden tussen 0 en 25 km/h.
Zorg dat er flinke verschillen zijn tussen de gebruikte snelheden.
Schrijf de uitkomsten in de tabel.
6 Misschien mag je de metingen herhalen met een andere fiets. Maak in dat geval zelf een tabel voor de resultaten.
Resultaat
4 en 5
snelheid (km/h) remweg (m)
Teken hieronder een grafiek van de remweg tegen de snelheid: Gebruik zo nodig Naslag B2.
remweg (m)
snelheid (km/h)
Als je meer fietsen gebruikt hebt, teken je alle grafieken in één diagram. Als je je snelheid verdubbelt, wordt de remweg vier keer zo groot. Dat is een regel die geldt bij een constante remkracht. Ga bij jouw grafiek na of dat klopt. Laat zien welke waarden je gebruikt hebt en trek een duidelijke conclusie.
Leg uit wat je verwacht bij een drie keer zo grote snelheid.
Ga ook die veronderstelling na in je eigen grafiek. Laat zien hoe je dat doet en trek een conclusie.
Vragen
1 Nel en Heidi proberen bij deze proef metingen te doen met ‘mooie’ snelheden: 2,5 km/h, 5 km/h, 7,5 km/h, 10 km/h enzovoorts.
a Is dat nodig voor een goed resultaat? Geef uitleg.
b Waar moeten ze wel op letten bij de snelheden die ze kiezen?
Heb je het leerdoel bereikt?
Vink de leerdoelen af als je het doel bereikt hebt.
Ik kan de remweg van een fiets meten.
Ik kan aangeven hoe de remweg van de snelheid afhangt.
