Het nog naamloze metaal is ongeveer honderd keer zo licht als piepschuim en bestaat voor 99,99 procent uit lucht. De constructie heeft een soortelijk gewicht van 0,9 milligram per kubieke centimeter en kan tot de helft worden ingedrukt zonder te knakken.
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.
Opgaven:
a) "Het nog naamloze metaal is ongeveer honderd keer zo licht als piepschuim". Herschrijf deze zin in correcte natuurkundetaal.
b) "De constructie heeft een soortelijk gewicht van 0,9 milligram per kubieke centimeter". Herschrijf deze zin in correcte natuurkundetaal.
c) Maak een schatting van de grootte van de metalen constructie en bereken daaruit zijn massa.
En dan nu nog enkele vragen voor de doorzetters.
d) Hoe groot zou volgens het artikel de dichtheid van piepschuim moeten zijn?
e) Zoek op internet de dichtheid van lucht op en beredeneer dat die 0,9 milligram per kubieke centimeter niet kan kloppen.
Het lichte metaal is een combinatie van lucht en nikkel.
f) Zoek de dichtheid van nikkel op en bereken met de gegevens over de percentages de dichtheid van dit metaal. Ga ervan uit dat het massapercentages zijn. Wat valt je op?
Bekijk dit materiaal op een filmpje
In het onderstaande (Engelstalige) filmpje wordt meer uitleg gegeven over dit metaal.
Meer uitleg over dit bijzondere materiaal
Uitwerking vraag (a)
De dichtheid van het nog naamloze metaal is ongeveer honderd keer zo klein als van piepschuim.
Uitwerking vraag (b)
De constructie heeft een soortelijke massa van 0,9 milligram per kubieke centimeter.
Uitwerking vraag (c)
Volume = 25 cm 3 ; massa = dichtheid x volume = 0,9 x 10 -3 x 25 = 2,3x10- 2 g
Uitwerking vraag (d)
100 x 0,9 = 90 mg cm -3 = 0,09 g cm -3
Uitwerking vraag (e)
Voor de dichtheid van lucht geldt: ρ lucht = 1,3 x 10 -3 g cm -3.
De dichtheid van het mengsel van metaal en lucht moet in ieder geval liggen tussen de dichtheid van het metaal en van lucht, dus groter zijn van 1,3 x 10 -3 g cm -3.
Uitwerking vraag (f)
We gaan uit van 100 g van het lichtste metaal. Dichtheid nikkel = 8,9 g cm-3. We hebben 0,01 g nikkel dus het volume van het nikkel = 0,0011 cm3. Massa lucht 99,99 g. Volume lucht = 99,99 / 1,3 x 10 =-3 7,7 x 104 cm 3. Totale massa = 100 g.
Totaal volume = 7,7 x 104 cm 3. Dichtheid = 1,3 x 10 -3 g cm -3.
Dit is ongeveer de dichtheid van lucht.
