Icon up Overzicht

Virtuele natuurkunde

Onderwerp: Modelleren

Met moderne snelle computers kun je echte verschijnselen in de computer nadoen, en als je het slim aanpakt zelfs voordoen. Dat heet modelleren. De techniek van het modelleren wordt op heel veel onderdelen van de natuurkunde toegepast, zo ontstaat als het ware virtuele natuurkunde . Deze lessenserie laat je zien hoe je bewegingen van een deeltje, van twee deeltjes en van (veel) meer dan twee deeltjes kunt modelleren. Zo kun je bijvoorbeeld de werking van een zeepoplossing modelleren. Een kind kan de was doen met "computational science", veel plezier ermee.

Een voorbeeld van de werkelijkheid die gemodelleerd wordt: een dartpijltje wordt horizontaal weggeworpen met een snelheid van 5,0 m/s.

Inleiding

Een computer ontploft niet, kunnen we lezen in een van de artikelen in dit thema. Dat geeft goed aan waarom de techniek van het modelleren zo goed bruikbaar is. Bij experimenten kan er nog wel eens wat mis gaan en dat loopt dan flink in de papieren. Vandaar dat heel veel experimenten eerst worden doorgerekend op basis van een model. Ook als experimenten goed gaan (en er ontploft niets) kan het een kostbare aangelegenheid zijn om het werkelijke experiment uit te voeren. In zo'n geval biedt een model uitkomst. Het doorrekenen geeft ook aan waar je extra aandacht op moet richten bij het werkelijke experiment. Voorspelt het model dat het deeltje na 3,5 seconden gaat botsen? Dan zorg je tijdens het experiment dat je op dat tijdstip extra goed oplet.

Binnen dit thema modelleren komen allerlei aspecten van het modelleren aan bod. Inhoudelijk sluit het aan bij veel onderdelen van de natuurkunde, modelleren is immers bij al deze onderdelen inzetbaar. In deze serie zien we met name veel toepassingen voor mechanica en warmteleer. In dit artikel worden alle onderwerpen van dit thema toegelicht.

De themapagina modelleren is mede mogelijk gemaakt door een financiele bijdrage van Daan Frenkel. Wil je meer weten over Daan Frenkel en zijn werk binnen de natuurkunde, lees dan eens het volgende interview uit de serie interviews met winnaars van de Spinozaprijs.

Interactieve bijlessen

Met behulp van tekst, simulaties en oefeningen wordt een onderdeel uit de natuurkunde nader toegelicht. De bijlessen in deze serie kunnen natuurlijk afzonderlijk gedaan worden maar inhoudelijk sluiten ze wel op elkaar aan. De moeilijkheidsgraad van de bijlessen loopt op in de volgorde waarin ze hier staan weergegeven. In onderstaande afbeelding een illustratie zoals die bij een van de bijlessen gebruikt wordt. Bekijk de lijst met bijlessen door het aanklikken van de balk. Bepaal zelf hoeveel tijd en aandacht je aan een bijles besteed.

Satelliet in een geostationaire baan. Dit soort banen zijn ideaal voor bepaalde typen communicatie- en weersatellieten.©Copyright animatie 2000-2003 REHON

Artikelen

Zoals uit de inleiding al blijkt, wordt modelleren in alle gebieden van de natuurkunde gebruikt. We komen het tegen bij weersvoorspellingen en bij ontwerpen van auto's. Wil je precies weten wat er gebeurt als een stof smelt of kookt? Hoe werkt een verdoving bij de tandarts nou eigenlijk? De kritische eigenschappen van alkanen of het ontstaan van sterrenhopen? Dit alles wordt onderzocht met behulp van modelleren. In het onderstaande overzicht, kun je een hele verzameling artikelen hierover vinden. Klik eerst op de balk 'Artikelen' om het overzicht te openen.

De weersvoorspelling van 22 september 2003. Een weersvoorspellling zonder modelleren is tegenwoordig niet meer voor te stellen. Voor actuele weerkaarten kun je de KNMI-site bezoeken. (Bron: KNMI)

Opgaven


Natuurlijk zijn er ook enkele opgaven beschikbaar waarin de techniek van het modelleren aan bod komt. Kijk daarvoor in het inderstaande overzicht.

Lesbrieven

Een lesbrief is een korte serie opdrachten waarmee je je in een bepaald onderwerp kunt verdiepen. Rond modelleren zijn verschillende lesbrieven gemaakt , je kunt de lesbrieven aanklikken vanuit onderstaand schema.

Een set eenvoudige modelregels, weergegeven in gewone mensen taal en in computertaal

Praktische opdracht en profielwerkstuk

Ook voor je praktische opdracht of je profielwerkstuk kun je modelleren als onderwerp nemen. In dit overzichtje vind je hiervoor enkele voorbeelden.

Studie en Beroep

Informatie over beroepen die met modelleren te maken hebben in de volgende artikelen. Klik op de balk om het overzicht met artikelen in beeld te krijgen.

Voor onderzoek aan de werking van zeep, maakt ook Rob Groot van Unilever gebruik van modellen. Lees voor meer informatie het betreffende artikel in de categorie 'Studie en beroep'