Een opgave van de redactie van Stichting Exaktueel. Op basis van artikelen in de media worden opgaven gemaakt die aansluiten bij het natuurkunde-onderwijs in het voortgezet onderwijs.
Lees onderstaand artikel:
Standaardkilogrammen zijn sinds 1875 waarschijnlijk tientallen microgrammen zwaarder geworden. Kwestie van hardnekkige organische aanslag, schrijven Britse onderzoekers in het tijdschrift Metrologia.
Ze stellen voor om de blokken platina te `poetsen' met een combinatie van UV-licht en ozon, die organische stoffen afbreekt zonder het metaal aan te tasten.
Zoals bekend is de kilo de enige SI-eenheid die nog altijd is gedefinieerd als de massa van een blok metaal. Het platina origineel uit 1875 bevindt zich in Sévres bij Parijs, en wereldwijd bestaan zo'n veertig kopieën voor lokaal gebruik.
bron: Technisch weekblad 7 januari 2013
Opgaven:
Bij natuurkunde werk je met grootheden en eenheden. Een grootheid is iets wat je kunt meten en een eenheid is de maat waarin je het meet. Een voorbeeld van een grootheid is bijvoorbeeld afstand, met als eenheid meter of kilometer. Om ervoor te zorgen dat je een meting in Nederland net zo nauwkeurig ook ergens anders ter wereld kan uitvoeren is er een systeem bedacht met standaardeenheden. Dit systeem heet het SI-stelsel. Hierin staat bijvoorbeeld dat afstanden bij voorkeur in meters gemeten worden.
a) Zoek op uit welke 7 basiseenheden het SI-stelsel bestaat en geef van elke basiseenheid de bijhorende grootheid.
Iedereen in de wereld kan nu een lengte uitdrukken in meters, maar hoe lang is een meter precies? Sinds 20 oktober 1983 is de meter gedefinieerd door gebruik te maken van de afstand die licht in 1 seconde in vacuüm aflegt.
b) Zoek op internet op wat de snelheid van het licht in vacuüm is en bepaal de afstand die licht in 1 seconde aflegt
c) Hoe kan uit deze afstand een definitie voor de meter gemaakt worden?
Voor de kilogram is nog niet zo'n handige definitie gemaakt. Volgens het artikel is de kilogram gedefinieerd als de massa van een blok platina in Parijs. Deze moet uiterst voorzichtig behandeld worden. Ten gevolge van organische aanslag blijkt de standaardkilogram steeds zwaarder te worden.
d) Leg uit wat bedoeld wordt met organische aanslag.
Volgens het artikel is het mogelijk om met UV-licht organische stoffen af te breken.
e) Zoek op wat UV-licht is.
f) Wat gebeurt er met jouw massa als de kilogram in Parijs ineens zwaarder zou zijn?
Uitwerking vraag (a)
Uitwerking vraag (b)
De lichtsnelheid is 299.792.458 m/s. Het licht legt in vacuüm in 1 seconde dus 299.732.458 m af.
Uitwerking vraag (c)
1 meter = de afstand die licht in vacuüm in 1/299.732.458 seconde aflegt.
Uitwerking vraag (d)
Met organische stof wordt materiaal van biologische (levende) oorsprong bedoeld. Organische aanslag is dus een aanslag op het platina, bestaande uit (voorheen) levend materiaal.
Uitwerking vraag (e)
Met uv-licht bedoelen we ultraviolet licht. Dit is licht dat we net niet meer met onze ogen kunnen zien. De energie van ultraviolette straling is groter dan die van zichtbaar licht.
Uitwerking vraag (f)
Als de kilogram in Parijs zwaarder zou zijn, zou jouw massa kleiner worden.
Dit kunnen we eens proberen voor te stellen. Stel je voor dat jouw massa 50 kilogram is. Dat betekent dat jij 50 keer zo veel massa hebt als de standaardkilogram in Parijs. Als deze ineens twee keer zo zwaar zou worden, heb jij nog maar 25 keer zoveel massa als de standaardkilogram. We zouden dan zeggen dat jouw massa 25 kilogram is.
Gelukkig is de verandering in massa ten gevolge van de organische aanslag een stuk kleiner, waardoor het verschil in massa in het dagelijks leven verwaarloosbaar klein is.
Meer opgaven van de redactie van Exaktueel kunt u hier vinden.
