In de tweede ronde van het project 'De val van Galilei' wordt een proef gedaan met een kogel die langs een schuine helling omlaag rolt. De leerlingen meten voor verschillende afstanden de tijd die de kogel nodig heeft om vanuit stilstand de gegeven afstand af te leggen. Op basis van de nauwkeurigheid waarmee de metingen gedaan worden, krijgen de leerlingen meer of minder punten.
Punten in Padua?
In het artikel dat je nu leest vind je een toelichting op de puntentelling. De spelronde 'Vertraagde val in Padua' wordt elders op natuurkunde.nl beschreven. Ga voor het artikel over Padua hierheen.
Hoezo nauwkeurig?
Of je nu inductief of deductief bent ingesteld, bij het uitvoeren van metingen is het altijd van belang om nauwkeurig te werk te gaan. Op basis van je metingen wil je uiteindelijk tot een conclusie komen die een uitspraak doet over de theorie. Je bepaalt in een meting bijvoorbeeld de waarde van een bepaalde variabele. In dat geval komt er een getal uit waarvan je moet aangeven hoe groot de meetonzekerheid is. Als je de valversnelling g bepaalt kan daar uitkomen g = 10 +- 1 of er zou uit kunnen komen g = 9,8 +- 0,1 . De twee meetwaardes zijn met elkaar in overeenstemming maar de tweede is een stuk nauwkeuriger. Bij elke meting wil je dat theorie en meetwaarden met elkaar overeenstemmen. Als dit niet het geval is kunnen er twee dingen aan de hand zijn: de theorie is onjuist of de metingen zijn verkeerd uitgevoerd.
In deze meetserie heb je te maken met een aantal factoren die de meetonzekerheid beinvloeden. De hellingshoek van de kogelbaan moet bepaald worden, de afstand die de kogel aflegt moet gemeten worden. Iemand moet een kogel loslaten, zonder deze een zetje mee te gevn. Tegelijkertijd moet er een stopwatch worden gestart en als de kogel bij een bepaald punt komt moet de stopwatch weer worden gestopt. In al deze in te stellen of te meten variabelen kunnen meetfouten worden gemaakt. Meet je over een korte afstand dan kun je (bij wijze van spreken met een geodriehoek) de afstand tot op de millimeter nauwkeurig aangeven maar hoe bepaal je tot op de millimeter of de kogel al op de aangegeven punten is aangekomen? Bovendien heb je bij een korte afstand en klein tijdinterval te meten en maak je bij het meten met een stopwatch altijd een meetfout doordat je een bepaalde reactietijd hebt. De invloed van deze reactietijd is bij korte tijdintervallen natuurlijk relatief groot. Als je een langer eafstand neemt is de invloed van de reaktietijd weer wat kleiner maar wordt het weer moeilijker om de afstand goed te bepalen. Kortom, in deze spelronde ondervinden de leerlingen dat het nog niet meevalt om echt nauwkeurig te meten. Een goede graadmeter voor de nauwkeurigheid van een meting is de mate waarin metingen reproduceerbaar zijn. Als je voor dezelfde afstand drie keer dezelfde tijd meet (eventueel met een onderling verschil van 0,1 s) dan kun je verwachten dat je meting nauwkeurig is gedaan. Eventuele systematische fouten moeten op een andere manier worden uitgebannen.
Invullen van de meetwaarden
In een EXCEL bestand voeren de leerlingen hun meetwaardes in. Het programma rekent vervolgens uit in hoeverre de verschillende metingen consistent zijn. Hierbij wordt de berekening gebaseerd op een referentiemeting. De leerlingen hebben vor een afstand van 1,00 meter de tijd gemeten en voeren deze waarde als eerste in in EXCEL. Daarnaast geven de leerlingen de hoogte en lengte van de totale baan aan, hiermee berekent de computer de hellingshoek.
Bepalen van de scores
Met referentiemeting en hellingshoek wordt de netto versnelling en de wrijving berekend. Hierdoor kan voor elke afstand uitgerekend worden hoeveel tijd er nodig is om deze afstand af te leggen. De computer vergelijkt de berekende waardes met de waardes die de leerlingen invoeren. Voor elke meting worden punten toegekend als deze nauwkeurig is uitgevoerd. Zo krijgt een groepje dat nauwkerurig meet meer punten dan een groepje dat wat minder zorgvuldig te werk gaat. De marge die nog net als 'nauwkeurig' wordt gekenmerkt is binnen het bestand in te stellen.
