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.
6.1 Zomer en winter (c)
DOEL Je leert hoe de verlichtingssterkte van het aardoppervlak afhangt van de invalshoek van het zonlicht.
Inleiding
’s Winters schijnt de zon onder een andere hoek op het aardoppervlak dan in de zomer. Daardoor valt er in de winter veel minder licht op één vierkante meter grond. Dat is een van de oorzaken waardoor het ’s winters kouder is.
Bij dit practicum ga je het verband onderzoeken tussen de hoek waaronder het licht op een oppervlak valt en de verlichtingssterkte. Dat doe je met een lichtsensor of luxmeter.
Een luxmeter meet de verlichtingssterkte in de eenheid lux, een lichtsensor geeft meestal een spanning in volt, die evenredig is met de verlichtingssterkte.
Benodigdheden
• Een rechtopstaand wit scherm
• Een felle lamp in een houder of aan een statief
• Een werkblad met een grote geodriehoek of gradenboog
• Een lichtsensor met display
• Een lange meetlat of meetlint
• Een donker lokaal
Uitvoering
1 Zet het scherm rechtop op tafel.
2 Zet het scherm verticaal op het werkblad op de aangegeven plaats, precies langs de rand van de geodriehoek.
3 Sluit de lichtsensor aan op de display, zodat je de spanning of de verlichtingssterkte kunt aflezen.
4 Zet de sensor op de aangegeven plek voor het scherm en richt hem loodrecht op het scherm. Het scherm en de sensor mogen tijdens de metingen niet verschuiven ten opzichte van elkaar.
5 Zet de lamp ook op de lijn 90°, op ongeveer 40 cm afstand van het scherm, en zet hem aan.
6 Zorg dat de schaduw van de sensor of houder niet op het gedeelte van het scherm valt waar de sensor op gericht is. Zet de lamp zo nodig wat hoger (hij moet wel op de lijn 90° blijven!)
7 Meet de spanning (in V) of verlichtingssterkte (in lux) die de sensor aangeeft en schrijf de uitkomst in de tabel bij ‘Resultaat’, onder meting 1. Schrijf ook de juiste eenheid erboven.
8 Verschuif de lamp zo dat hij onder 80° op het scherm schijnt en schrijf de spanning of verlichtingssterkte op.
Bij deze meting en alle volgende metingen moet de afstand van de lamp tot het midden van het scherm hetzelfde blijven!
9 Herhaal de meting bij hoeken van 70°, 60° tot en met 10°.
10 Doe alle metingen nogmaals in omgekeerde volgorde.
11 Bereken bij elke hoek het gemiddelde van de twee metingen en zet de uitkomsten in de tabel.
scherm
midden
Resultaat
7 t/m 11
spanning/verlichtingssterkte in
hoek meting 1 meting 2 gemiddelde
Maak hieronder een grafiek van de (gemiddelde) waarde van de spanning/verlichtingssterkte tegen de hoek. Zet zelf getallen bij de verticale as.
spanning of verlichtingssterkte (in ...........)
a Wanneer is de verlichtingssterkte maximaal?
b Wanneer verandert de verlichtingssterkte het meest?
c Waarom mag de afstand van de lamp tot het midden van het scherm niet veranderen tijdens de metingen?
Heb je het leerdoel bereikt?
Vink de leerdoelen af als je het doel bereikt hebt.
Ik kan de verlichtingssterkte meten met een lichtsensor of luxmeter.
Ik kan een opstelling maken om de verlichtingssterkte te meten bij verschillende invalshoeken.
Ik weet hoe de verlichtingssterkte afhangt van de invalshoek.
6.2
Afstand meten d.m.v. parallax (o)
DOEL Je onderzoekt hoe je de afstand van voorwerpen kunt meten door er vanaf verschillende plaatsen naar te kijken.
Inleiding
Als je in een rijdende trein of auto door het zijraam kijkt, zie je alles naar achteren bewegen. Bomen vlakbij schieten snel naar achteren, als ze verder weg staan bewegen ze langzamer, en de maan lijkt wel met je mee te rijden.
De richting waarin je een boom ziet, verandert als je beweegt. Hoe dichterbij, hoe meer de richting verandert. De maan zie je steeds in dezelfde richting omdat hij zo ver weg staat. Het verschil in kijkrichting kun je meten in graden; die hoek heet de parallax.
De parallax hangt af van hoeveel je je verplaatst hebt en de afstand van de boom.
Hoe verder die van je af staat, hoe kleiner de parallax, hoe meer je je moet verplaatsen om een meetbare hoek te krijgen.
Om de afstand van een hemellichaam, bijvoorbeeld de maan, te bepalen moet je kijken vanaf twee plekken die ver bij elkaar vandaan liggen. Je meet op beide plaatsen de hoek waaronder je de maan ziet t.o.v. een vast punt heel ver weg, bijvoorbeeld een ster. Het verschil tussen die hoeken is de parallax. Als je weet hoe ver de twee plaatsen waar je gemeten hebt uit elkaar liggen, kun je de afstand tot de maan uitrekenen.
Bij dit practicum maak je een instrument waarmee je de afstand van voorwerpen kunt meten met behulp van de parallax. Dat doen je zonder de hoek precies te meten en zonder moeilijke berekeningen.
Benodigdheden
• Twee smalle rechte stroken van stevig karton
• Twee dunne maar rechte limonaderietjes.
• Een gaatjestang
• Een splitpen o.i.d. om de stroken draaibaar op elkaar te maken.
• Vier kopspelden
• Een statief met bevestigingsklemmen
• Een lang meetlint
Uitvoering, resultaat en verwerking
1 Maak in beide stroken dichtbij één uitende een rond gaatje.
2 Leg beide stroken op tafel met het gaatje aan de rechterkant.
3 Leg het ene rietje bij het linker uiteinde op de langste strook, en prik het met twee spelden vast, loodrecht op de strook. Zie de linker tekening.
draaipunt
4 Prik het andere rietje vast loodrecht op het rechteruiteinde van de andere strook.
5 Maak de stroken nu draaibaar op elkaar met de splitpen, zoals in de rechter tekening te zien is.
6 Zet de onderste strook vast in een statief en richt het linker rietje op een voorwerp waarvan je de afstand weet. Gebruik de twee spelden als richtvizier.
7 Kijk door het andere rietje en draai de bovenste strook tot je hetzelfde voorwerp in beeld hebt. Controleer of het eerste rietje nog op het voorwerp gericht is.
Zet op de onderste strook een potloodstreepje langs de bovenste strook. Schrijf de afstand erbij.
8 Herhaal dat met voorwerpen op andere bekende afstanden.
9 Doe hetzelfde ook met een voorwerp op grote afstand (ver buiten het lokaal).
10 Teken met de resultaten een nette schaalverdeling op de onderste strook.
11 Meet nu met je apparaat de afstand van enkele voorwerpen waarvan je de afstand niet weet. Meet met het meetlint na of het (ongeveer) klopt. Schrijf de uitkomsten hieronder op.
voorwerp afstand gemeten met afstandmeter (in m) afstand gemeten met meetlint (in m)
12 Wanneer is je afstandmeter nauwkeuriger, bij voorwerpen die dichtbij of ver weg staan? Leg uit waarom.
13 Schat de maximale afstand die je met je afstandmeter nog enigszins nauwkeurig kunt meten. Leg uit hoe je dat gedaan hebt.
Vragen
1 De afstand van sterren kun je niet meten door er vanaf verschillende plekken op aarde naar te kijken. Leg uit waarom niet.
2 Toch kan de afstand van de meest nabije sterren gemeten worden met behulp van parallaxmetingen. Zoek op hoe ze dat doen en laat dat hieronder zien met een tekening.
Heb je het leerdoel bereikt?
Vink de leerdoelen af als je het doel bereikt hebt.
Ik begrijp wat parallax is.
Ik kan een parallaxmeter maken en uitleggen hoe die werkt.
6.3 Zonnestelsel op schaal (c)
DOEL Je leert een schaalmodel van ons zonnestelsel maken.
Inleiding
Op het schoolplein of de stoep kun je met krijt een zonnestelsel tekenen. Je moet van tevoren wel goed nadenken over de schaal. Hoe groot wordt de zon als je de aarde 10 cm groot tekent?
Als je voor de afstanden tot de zon dezelfde schaal gebruikt als voor de grootte van de planeten heb je wel een probleem. Of de planeten zijn zo klein dat je ze niet meer ziet, of je schoolplein is veel te klein. Je kunt dus beter twee verschillende schalen kiezen voor de afstanden en de diameters.
Benodigdheden
• Stoepkrijt in verschillende kleuren
• Meetlint van minstens 5 m
Uitvoering
1 Gebruik de tabel bij resultaat om daar voor de grootte van de planeten een schaal te kiezen.
2 Zet boven de eerste kolom de gekozen schaal en in de tweede kolom de grootte van de planeten op die schaal
3 Herhaal punten 1 en 2 voor de schaal van de afstanden. Kies de schaal wel zodanig dat Neptunus nog op het gekozen plein of de stoep past. Bovendien moeten de planeten ver genoeg uit elkaar getekend worden zodat ze niet overlappen.
4 Teken de planeten en gebruik de kleuren die je in je boek op blz. 191 vindt. Maak enkele foto’s van het resultaat en plak de prints in.
Resultaat en verwerking
1, 2 en 3
* 1 AE, astronomisch eenheid, is de afstand aarde zon: 1,5 × 108 km
4 Plaats voor je prints:
Vragen
1 Stel dat je voor de afstanden tot de zon dezelfde schaal had gekozen als voor de diameters van de planeten. Op welke afstand had je dan Neptunus moeten tekenen? Geef de berekening.
1 AE = 11 772 keer zo groot als de diameter van de aarde.
2 Stel dat je voor de diameters van de planeten dezelfde schaal had gekozen als voor de afstanden tot de zon. Hoe groot had je dan de aarde moeten tekenen? Geef de berekening.
Heb je het leerdoel bereikt?
Vink de leerdoelen af als je het doel bereikt hebt.
Ik kan een zonnestelsel op schaal tekenen.
Ik kan rekenen aan schaalverhoudingen.
6.4 Hoe bouw je een telescoop? (o)
DOEL Je onderzoekt hoe je met twee lenzen een eenvoudige telescoop kunt maken.
Inleiding
Een goede telescoop maken is erg ingewikkeld en kostbaar. Maar het principe is eenvoudig: je hebt maar twee lenzen nodig. En door de juiste lenzen te kiezen, kun je zelf de vergroting bepalen.
Benodigdheden
• Een optische rail
• Drie of vier bolle lenzen van verschillende sterkte in lenshouders
• Een ruitjesbord of schaalverdeling op het bord.
• Eventueel diafragma’s
• Eventueel een holle lens
Uitvoering, resultaat en verwerking
In de volgende opdrachten is de ‘voorkant’ van de optische rail de kant die je richt op het voorwerp dat je wilt bekijken, en de ‘achterkant’ de kant waar jij zit en door de telescoop kijkt.
De lens waardoor je kijkt heet de ooglens of oculair. De lens die is gericht op het voorwerp dat je wilt bekijken heet het objectief Misschien ken je die namen al van de microscoop.
1 Neem twee lenzen die niet te veel verschillen in sterkte. Zet de een helemaal aan de voorkant van de optische rail en de andere helemaal aan de achterkant.
2 Richt de rail op het bord en kijk door het oculair. Schuif het objectief naar achteren terwijl je kijkt. Stop als je een scherp beeld ziet. Is het beeld vergroot of verkleind?
Wat valt je op aan het beeld?
3 Wissel de lenzen om en herhaal de proef. Is het beeld nu vergroot of verkleind?
4
Trek een conclusie: de telescoop vergroot als de sterkste (bolste) lens vooraan/achteraan zit en verkleint als de sterkste lens vooraan/achteraan zit.
5 Voorspel welke twee lenzen je moet gebruiken om een zo groot mogelijke vergroting te krijgen en welke lens waar moet zitten.
6 Maak de telescoop nu met verschillende combinaties van lenzen en ga na of jouw voorspelling klopt.
7 Maak de telescoop met de sterkste vergroting en bepaal hoe vaak hij vergroot.
Dat doe je als volgt: – richt de telescoop op de ruitjes of de schaalverdeling op het bord. – kijk met één oog door de telescoop en met het andere erlangs. – schat de vergroting door de ruitjes te vergelijken: hoe vaak passen de niet vergrote ruitjes in één vergrote ruit?
De vergroting is ongeveer ×
8 Vraag of meet de brandpuntsafstand van de twee gebruikte lenzen. Kijk zo nodig naar paragraaf 1.3.
De brandpuntsafstand van het objectief is cm en van het oculair cm.
9 Kijk goed naar de getallen: Wat heeft de vergroting volgens jou te maken met de brandpuntsafstanden? (hint: deel ze op elkaar…)
Extra:
Als je ook een holle lens hebt, kun je nog een ander type telescoop maken.
10 Zet de holle lens helemaal achter op de optische rail en de zwakste bolle lens helemaal vooraan. Herhaal dan proef 2.
Welk verschil met proef 2 zie je?
Kijk ook hoe ver de lenzen bij deze telescoop uit elkaar staan.
Welke twee voordelen heeft deze telescoop in vergelijking met de telescoop met twee bolle lenzen?
Vragen
1 Bij de meest gangbare telescopen staat het beeld op de kop. Leg uit dat dat geen probleem is.
2 Lesco zegt dat je voor een telescoop met een sterke vergroting een heel sterke lens nodig hebt. Leg uit of dat klopt.
3 Alle grote telescopen hebben een spiegel in plaats van een lens. Een van de redenen is dat een heel grote spiegel veel lichter is dan een heel grote lens.
a Leg met behulp van een schetsje uit waarom dat zo is.
b Zit in zo’n telescoop een holle of een bolle spiegel? Hoe weet je dat?
Heb je het leerdoel bereikt?
Vink de leerdoelen af als je het doel bereikt hebt.
Ik kan met twee lenzen een eenvoudige telescoop maken.
Ik kan een schatting maken van de vergroting van zo’n telescoop.
Ik weet wat het verband is tussen de brandpuntsafstanden van de twee lenzen en de vergroting.
