Thema
Trillingen, energie, arbeid
Waar gaat het over?
In de natuur trilt er van alles: een slinger in de Friese staartklok, een auto die over een hobbelige weg rijdt, de duikplank waar je vanaf duikt. Maar ook licht is een trilling. Als bv. licht door een molecuul wordt geabsorbeerd, dan gaat een elektron in dat molecuul a.h.w. harder trillen. Als twee systemen die elk kunnen trillen aan elkaar gekoppeld zijn, dan blijkt de trilling van één systeem na verloop van tijd overgedragen te worden aan het andere systeem en weer terug. Als je twee slingers aan elkaar koppelt, door bv. een veer, dan is dit verschijnsel zichtbaar te maken. Dat gebeurt ook in stof dat licht absorbeert. De moleculen liggen zo dicht bij elkaar dat ze elkaar beïnvloeden en een trillend elektron kan zijn trilling overdragen aan een elektron van een nabij gelegen molecuul. Zo wordt bijvoorbeeld de geabsorbeerde energie van een foton in een groen blad overgedragen van molecuul naar molecuul om tenslotte in het reactiecentrum terecht te komen, waar fotosynthese plaats vindt.
Natuurkundigen zijn daarom erg geïnteresseerd in hoe een systeem van gekoppelde trillende systemen (zoals twee gekoppelde slingers) werkt. Dit is betrekkelijk eenvoudig te onderzoeken. Als je twee slingers hebt, kun je daar een veer tussen hangen. Bestaan die slingers uit een zwaar voorwerp aan een starre stang, dan kun je de veer tussen de twee stangen hangen en zo de koppeling variëren. Dat kan natuurlijk ook door een andere veer te nemen. Vragen die te onderzoeken zijn:
- Hoe hangt de tijd waarmee de trilling van de ene naar de andere slinger wordt overgedragen af van de koppeling, of van de massa van de twee slingers?
- Wat heeft het voorgaande met energie te maken?
Een slinger die trilt heeft een zekere hoeveelheid energie: bewegingsenergie en potentiële energie. Is de slinger in zijn uiterste stand dan staat hij stil en heeft hij alleen potentiële energie, is de slinger beneden, dan beweegt hij het snelst en heeft hij alleen kinetische energie. De energie van een slinger pendelt dus steeds tussen kinetische energie en potentiële energie, maar het totaal blijft gelijk. Als er een veer aan de slinger hangt, verbonden met een andere slinger, dan gaat er energie in de veer zitten, welke blijkbaar overgebracht wordt naar de andere slinger. Daar valt over na te denken en misschien wel een onderzoeksvraag over te formuleren.
Kijk maar eens goed naar het verschijnsel, misschien kom je op nog meer vragen die je wilt, of kunt onderzoeken.
Waar vind ik informatie?
In je eigen schoolboek
Aard van het onderzoek
Apparatuur: twee slingers, veren, verschillende massa's die onderaan de slinger gehangen kunnen worden, meetlat, stopwatch. Meten met de computer valt aan te bevelen.
Experimenteel: redelijk eenvoudig
Theorie: lastig, omdat je zelf ideeën en verwachtingen moet formuleren. Hoe de trilling van een slinger beïnvloed wordt doordat deze gekoppeld is aan een andere slinger is lastige theorie. Maar dat ga je nu juist onderzoeken. Daarvoor heb je die theorie eigenlijk niet nodig.
Ondersteuning
Studenten en medewerkers van de afdeling Natuurkunde en Sterrenkunde willen je graag helpen bij het opzetten en uitvoeren van een experiment. Op die manier kun je onder deskundige begeleiding op de universiteit je grenzen verkennen. Hoe je dit kunt voorbereiden vind je onder het kopje Wat verwachten we van je? Wil je het onderzoek op de VU uitvoeren, of wil je extra informatie, vul dan het aanmeldingsformulier in. De VU neemt dan spoedig contact met je op.
Bekijk ook eens hun webstek: de vrije Universiteit Amsterdam
