Veelgestelde vragen

Algemeen

  • Wat is nu natuur/scheikunde?
    Allereerst de definities uit van Dale: na?tuur?kun?de (de ~ (v.)) Wetenschap die zich bezighoudt met alle verschijnselen in de natuur waarbij geen chemische veranderingen optreden => fysica, natuurwetenschap schei?kun?de (de ~ (v.)) De wetenschap die zich bezighoudt met het onderzoek naar de samenstelling van de stoffen uit elementen, hun verwantschap en eigenschappen, en de veranderingen die zij door afscheiding van of verbinding met andere stoffen kunnen ondergaan => chemie. De definities zijn misschien wat vaag, dus daarom wat voorbeelden: bij natuurkunde worden verschijnselen als licht, zwaartekracht/valversnelling en snelheid in formules gevangen. Daardoor kun je van alles uitrekenen en op die manier voorspellen hoe bijvoorbeeld een bloempot van een flatgebouw valt. Bij scheikunde worden reacties tussen stoffen behandeld en de verschillende manieren waarop dat kan. Wat we met name proberen te doen is te begrijpen hoe alles werkt. We bestuderen een systeem en ga het dan na proberen te bouwen aan de hand van een model. Als de voorspellingen dan overeenkomen met de werkelijkheid dan hebben we een theorie. Maar soms worden er ook theorieën bedacht die nog niet getest kunnen worden, en weten we dus nog niet zeker of het klopt. Maar ook van de bestaande theorieën is niet duidelijk of ze echt de absolute waarheid representeren, immers van wat we nu weten klopt het, maar dat is geen bewijs dat het op kleine schaal inderdaad zo werkt. En als we dan veel begrijpen, dan kunnen we systemen gaan manipuleren en in ons voordeel gebruiken.
  • Waar gaat natuurkunde over?
    Natuurkunde is niet alleen een vak op school, maar ook een wetenschap. Waar die over gaat, kun je gemakkelijker zeggen met voorbeelden dan met een definitie. Natuurkunde gaat bij voorbeeld over beweging, krachten, elektriciteit, magnetisme, licht, warmte, gassen, vloeistoffen en vaste stoffen, straling (ultraviolet, röntgen, radioactiviteit). Natuurkunde gaat dus om allerlei verschijnselen in de wereld ons heen. Maar als er stoffen veranderen, hoort het bij scheikunde en als je levende wezens bestudeert, hoort het meestal bij biologie. Natuurkundigen proberen die verschijnselen steeds beter te begrijpen. Proeven en waarnemingen zijn daarbij belangrijk.

Berekeningen&meten

  • Wat zijn significante cijfers?
    Significante cijfers zijn cijfers die ergens op slaan.
    Bijvoorbeeld ga je met een proefje de dichtheid van een vloeistof bepalen.
    Eerst neem je met een beker 1 L en je weegt het op een weegschaal en deze geeft aan dat het 0,8 kg is. Het antwoord kan je maar met 1 significante cijfer geven want je weet dat het 1 L en niet 1,1 of 0,9.
    En je weet ook dat het 0,8 kg is en niet 0,83 of 0,76.
    Als ik nu veel nauwkeurig zal meten bijvoorbeeld de vloeistof met een pipet meet dan weet ik dat ik 1,00 L heb en dit op een analytische balans meet 0,846 kg dan kan ik al veel meer zeggen over de nauwkeurigheid (significantie) ik weet nu namelijk dat ik 1,00 L heb en niet 1,02.
    Het antwoord dat je geeft moet altijd zoveel significante cijfers hebben als de meest onnauwkeurige waarde in de vraag.
    Een ander antwoord: significante cijfers zijn alle cijfers van een getal behalve de eventuele nullen VOORaan.
    Enkele voorbeelden.
    De getallen 678 en 67,8 en 0,00000678 hebben elk drie SIgnificante CIjfers (=sici). De getallen 67008 en 60780 en 0,00000000000067800 hebben elk vijf sici.
    Bij het tellen van de sici let je niet op een macht van tien: 6,78*10^23 en 67,8*10^-13 hebben elk drie sici.
    Van sommige getallen weet je dat ze exact (bedoeld) zijn: de 2 in de cirkelomtrek=2* ?*r en de 3600 (seconden in een uur).
    Als je bepaalt in hoeveel sici je de uitkomst van een berekening moet geven, let je niet op het aantal sici van zulke getallen als 2 en 3600. Hoe meer significante cijfers, hoe nauwkeuriger de waarde van een getal bekend is.
    In de natuurwetenschap noteer je (op het eind van een som) niet meer sici dan je kunt verantwoorden. Dat is anders dan in de wiskunde.
  • Atmosfeer omrekenen naar bar
    1 bar en 1 atmosfeer zijn bijna gelijk, 1 atmosfeer kan worden uitgedrukt in kg/cm2, bar in N/m2. Echter, 1 atmosfeer=1.0332kg/cm2=1.01325bar. Tussen deze laatste zit de factor valversnelling (9.81m/s2)
    Vanwaar deze omrekeningsfactor tussen atmosfeer en kg/cm2, kg/cm2 en atmosfeer is immers dezelfde eenheid?

    1 atm is de gemiddelde luchtdruk op zeeniveau, vroeger vastgesteld op precies 760 mmHg. 760mmHg komt overeen met 10328 kgHg/m2 (vermenigvuldig met dichtheid van 13.59kg/l) om van kg naar Newton te gaan vermenigvuldigen met de zwaartekracht, 10328*9.81=101321N/m2, ofwel 101321Pa (in tabellenboek 101325 Pa, afronding)
    Conclusie: gemiddelde luchtdruk is 1013 millibar, overeenkomend met 1 atmosfeer
  • Foutberekening
    Ik heb een vraagje over de foutberekening bij mijn metingen
    Ik heb als meetresultaten en hun afwijkingen:
    990 ? 50; 645 ? 35; 525 ? 25; 440 ? 20; 400 ? 20; 365 ? 15; 355 ? 10; 332 ? 8; 314 ? 6; 300 ? 5.
    Ik moet nu berekeningen doen, waarbij ik mijn metingen tot de macht -1 moet doen.
    Wat gebeurt er met mijn fout? (het kan nl niet dat die ook tot de macht -1 moet...)

    Antwoord:
    Als je een meetwaarde hebt van 990 en een bijbehorende fout van 50, dan betekent dat, dat de meetwaarde waarschijnlijk ligt tussen 940 en 1040.
    Neem je nu 990 tot de macht -1 dan krijg je 0.00101 en die waarde heeft als foutgrenzen: 1/1040 en 1/940, dus 0.00096 en 0.00106.
    Dus de fout in het getal 0.00101 is 0.00005.
    De relatieve fout in het oorspronkelijke getal is: 50/990= 5.0 %.
    En in het getal tot de macht -1: 0.00005/0.00101 = 5.0 %.
    Hieruit blijkt dat bij deze bewerking de relatieve fout niet verandert!
  • Wat bedoelen ze met ijken?
    Met ijken (algemeen) bedoelen ze 'afstellen op mekaar' Je kan het vergelijken met een uurwerk..
    Als je een afspraak maakt met je vriend(in) op een bepaald uur bv 16u maar jouw horloge loopt 5 minuten voor, dan zal je (als je op tijd bent) 5 minuten voor je vriend op de afspraak zijn.
    Op zich niet zo erg maar stel dat je een jachtpiloot bent en je moet op een bepaald tijdstip iets onderscheppen en je bent 5 minuten te vroeg of te laat dan heb je aan 2000km/uur wel een probleem.
    Dus in dit geval ijk je je horloge aan een vooraf afgsproken uur (beide).
    De bedoeling van ijken is, dat als men in een laboratorium in Noorwegen aan een vloeistof meet (viscositeit bv), dat men met de juiste gegevens hetzelfde in Italië kan vinden.
  • beaufort omrekenen naar km/h
    Op de website van het KNMI staat een tabel met omrekenfactoren.:
    http://www.knmi.nl/klimatologie/achtergrondinformatie/beaufortschaal.pdf
    Een formule kun je hieruit afleiden.
    De website kent ook een uitgebreide omrekenhulp:
    http://projects.knmi.nl/tools/omrekenen/

Eenheden, afkortingen en symbolen

  • Hebben jullie ook een schema met alle afkortingen die binnen de natuurkunde gebruikt worden?
    Het is natuurlijk ondoenlijk om alle voor natuurkunde relevante symbolen hier even neer te zetten. Als je in de bovenbouw komt maak je gebruik van een tabellenboek waar alle symbolen in staan: binas of basisbinas.
    Hier een lijstje met symbolen die relevant zijn voor de middelbare school natuurkunde.
    Houdt er rekening mee dat onderstaan. De betekenis de meest voorkomende betekenis is van het symbool, maar ook best voor iets anders gebruikt kan worden.
    t - tijd (seconde)
    x / s - afstand (meter)
    v - snelheid (meter/seconde)
    a - versnelling (meter/seconde2)
    m - massa (kilogram)
    F - kracht (newton)
    r - straal (meter)
    T - periode (seconde) / temperatuur (Kelvin)
    ω (omega) - hoeksnelheid (radialen/seconde)
    E of soms ook U - energie (joule)
    W - arbeid (joule)
    q - elektrische lading (coulomb)
    g - valversnelling (meter/seconde2)
    P - vermogen (joule/seconde = watt) / druk (newton/meter2)
    p - impuls (kilogram * meter/seconde)
    S - stoot (impulsverandering)
    ρ (rho) - dichtheid (kilogram/meter3)/soortelijke weerstand (ohm*meter)
    V - volume (meter3)
    A - oppervlakte (meter2)
    Q - warmte (joule) / lading (coulomb)
    u - uitwijking (meter)
    l - lengte (meter)
    f - frequentie (1/seconde)
    λ (lambda) - golflengte (meter)
    E - electrisch veld (newton/coulomb)/ energie (joule)
    B - magnetisch veld (tesla)
    U of V - spanning (volt)
    I - stroomsterkte (ampere)
    R - weerstand (ohm)
  • Wat wordt bedoeld met SI-eenheden?
    Met de afkorting SI wordt 'Système International' bedoeld. Een verzameling van negen basiseenheden die internationaal gebruikt wordt. De meest bekende SI eenheden zijn de kilogram, meter en seconde. Alle gebruikte eenheden zijn uit te drukken in eenheden van het SI. Zo is de voor tijd gebruikte eenheid 'minuut' per definitie gelijk aan zestig seconden. Bij het maken van berekeningen is het van belang om je getallen in de juiste eenheid in te voeren. Als je in een berekening de grootheid tijd invoert in minuten dan krijg je natuurlijk een ander antwoord dan wanneer je de tijd invoert in seconden. Het is raadzaam om altijd al je eenheden uit te drukken in eenheden uit het SI. In tabel 4 van je BINAS kun je voor elke eenheid nagaan hoe deze omgerekend kan worden naar SI eenheden. Op deze site vind je in het Nederlands allerlei informatie over het SI. Ook op deze Engelstalige site vind je van alles over het SI.
  • Wat is 1 Watt?
    De Watt wordt gebruikt als eenheid van vermogen. Dat vermogen kan mechanisch of elektrisch opgewekt worden.
    In de elektriciteitsleer is er sprake van een vermogen dat bijvoorbeeld wordt opgewekt door een spanning waarbij er een bepaalde stroom door een apparaat of circuit loopt:
    P=U*I oftewel in eenheden: Watt=Volt*Ampere dus 1W = 1 V.A
    Ook is een vermogen de hoeveelheid energie die er per tijdseenheid wordt omgezet:
    P=E/t oftewel in eenheden: Watt=Joule per seconde dus 1W = 1 J/s.
    Bij het mechanische vermogen gaat het om de arbeid die verricht wordt (bv door de zwaartekracht) en berekenen je het vermogen via P = W/t. (Ook arbeid wordt uitgedrukt in Joule).

Elektriciteit & magnetisme

  • Wat zijn in- en uitwendige weerstand, kortsluitstroom, bronspanning, klemspanning
    De inwendige weerstand is de weerstand die in de spanningsbron (bijvoorbeeld batterij zit). De uitwendige weerstand is de weerstand die in de rest van de schakeling zit. De kortsluitstroom is de stroom die je krijgt als je de twee uitgangen van de schakeling gewoon zou verbinden. De bronspanning is de spanning die de bron maximaal kan leveren. De klemspanning is de spanning die de bron daadwerkelijk levert bij een bepaalde uitwendige weerstand. Dit is dus de bronspanning minus de spanning over de inwendige weerstand.
  • Wat wordt bedoeld met de vervangingsweerstand van een schakeling?
    Elk element in een schakeling heeft (soms afhankelijk van de stroom die er doorheen loopt) een bepaalde weerstand. Stel je voor dat je in een stroomkring alle elementen weghaalt en er een weerstand voor in de plaats zet. Je wilt wel dat de hoofdstroom en de spanning voor de hele kring gelijk blijft. De weerstand die we daar voor nodig hebben noemen we de vervangingsweerstand.
    Wil je oefenen met deze begrippen dan kun je in het zoekmenu allerlei vragen over vervangingsweerstanden vinden.
    Een opgave waarvoor inzicht misschien belangrijker is dan rekencapacitiet vind je hier .
  • Hoe weet ik welk symbool ik moet gebruiken in een stroomkring?
    In elk natuurkundeboek waar het onderwerp elektriciteit wordt behandeld kun je deze symbolen tegenkomen. Een overzicht van de meest gebruikte symbolen staat in je Binas tabellenboek (tabel 91 B).
  • Hoe werken een wisselschakelaar en een bimetaalschakelaar?
    Een wisselschakelaar is een schakelaar met drie aansluitingen. Door middel van de schakelaar kan draad 1 met draad 2 verbonden of draad 1 met draad 3 verbonden worden. Er kan dus \"gewisseld\" worden tussen twee verschillende stroomkringen.
    Deze schakelaar wordt bijvoorbeeld gebruikt in woningen voor het aan en uitzetten van lampen.
    Een bimetaalschakelaar is een schakelaar die schakelt afhankelijk van de temperatuur. Door twee verschillende metaalplaatjes met verschillende uitzettingscoëfficiënten op elkaar vast te maken, heb je een plaatje metaal dat afhankelijk van de temperatuur verbuigt (lage temperatuur de ene kant op, hoge temperatuur de andere kant op).
    Hiermee kun je dus schakelen tussen twee verschillende stroomkringen.
    Deze schakelaar wordt bijvoorbeeld gebruikt in de starter van een TL lamp.
    Doordat de starter oplaadt, neemt de temperatuur toe. Op een gegeven moment schakelt de bimetaalschakelaar hierdoor, waardoor de starter ontlaat en de TL lamp aan springt.
  • Wat is vermogen?
    Vermogen is de hoeveelheid energie die per seconde wordt omgezet. Bij een elektrisch apparaat is het vermogen dus de energie die hij per seconde gebruikt. Een gloeilamp zet bijvoorbeeld zo'n 40 J/s aan elektrische energie om in licht en warmte.
    Misschien doel je met deze vraag op de essentie van vermogen, en dus de essentie van energie (de essentie van tijd kan ik je helaas niet uitleggen).
    Het is belangrijk om te beseffen dat 'energie' niet 'iets' is: energie is een abstractie.
    De term 'energie' wordt in de natuurkunde gebruikt voor de potentie om arbeid te verrichten. Die arbeid kan van alles zijn (chemische arbeid, elektrische arbeid, dingen verwarmen, et cetera), maar meestal denken we aan het optillen van voorwerpen en dergelijke. Energie bestaat in vele vormen (warmte, gespannen veer, chemische energie, beweging - vliegwiel, et cetera) die ook in elkaar kunnen worden omgezet. Energie is dus een potentie.
    Vermogen is energie per tijdseenheid, of soms de potentie een bepaalde hoeveelheid energie per tijdseenheid te leveren. Een transformator van 20 Watt zal niet steeds daadwerkelijk 20 Watt leveren maar kan maximaal 20 Watt leveren; het heeft die mogelijkheid.
    Elektriciteit is een interessante vorm van energie die niet (of nauwelijks) als zodanig is op te slaan. Elektrische energie moet dus worden opgewekt op het moment dat het nodig is. De belangrijkste eigenschap van elk apparaat om elektrische energie te leveren is daarom zijn vermogen: de hoeveelheid elektrische energie die het kan leveren per tijdseenheid.
    De energie in een accu is bijvoorbeeld chemisch opgeslagen (en wordt dan uitgedrukt in Ah - ampère-uren). De accu zet de chemische energie om en levert elektrische energie met een bepaald vermogen.
    Ook een elektriciteitscentrale gebruikt chemische energie (bijvoorbeeld in kolen en zuurstof) en zet die met een bepaalde maximale snelheid om in elektrische energie. Daarbij wordt de chemische energie omgezet in warmte (verbranden) die wordt gebruikt voor het maken van stoom, dat via een stoommachine weer wordt omgezet in mechanische energie (rotatie van een as) die in een dynamo wordt omgezet in elektrische energie.
    Zo beschouwd is het een technisch wonder dat men zo'n 50% rendement haalt. Een fietsdynamo gebruikt direct mechanische energie (van de fiets) om elektriciteit op te wekken. Elektriciteit wordt altijd opgewekt ten koste van mechanische, chemische of andere vormen van energie.
    Energie kan niet worden opgewekt!
  • Wat is een duidelijke omschrijving van stroom en van spanning?
    Voor veel mensen is elektriciteit gewoon gevaarlijk. Het onderscheid tussen stroom en spanning gaat hen daarbij wat te ver: elektriciteit = stroom = spanning = eng = gevaar.
    In dit soort gevallen kun je het beste werken met een analogie om het helder te krijgen. Neem een watervat. Deze zit vol met water. Dit water heeft een bepaald niveau. Dit niveau wordt op peil gehouden door een stroom water die het vat in loopt en via een buisje/gat loopt er water uit het vat.
    Die stroom water is de Stroom. Het niveau (druk) van het water is de Spanning.
    Spanning is zeg maar de stuwer voor de stroom. Als er minder water (spanning) in het vat zit zal er minder druk zijn die het water het vat uit probeert te duwen.
    Hierdoor zal de stroom water ook minder snel zijn dan bij meer druk (spanning).
    Vaak wordt spanning en stroom aan de hand van weerstand uitgelegd/uitgerekend.
    De weerstand kun je in dit voorbeeld zien als het gat waar het water (stroom) door moet. Hoe kleiner het gat hoe groter de weerstand en hoe moeilijker het water dus ook weg loopt.
    Officieel: Stroom is alleen aanwezig als er een gesloten circuit is. Gesloten circuit houd in dat er geen onderbreking is tussen de + en - van de spanningbron.
    Stroom zijn de elektronen die door een leiding lopen Spanning is altijd aanwezig.
    Stroom is het dodelijke aspect bij elektriciteit. Je kunt best een hele hoge spanning aanraken zolang de stroom maar heel erg klein is. (Hier voor moet de weerstand zeer hoog zijn)
  • Hoe werkt een lamp?
    Ik neem aan dat je een gloeilamp bedoelt. Als je een metaal verwarmd, wordt het heet en straalt het licht uit. De gloeilamp is op dit principe gebaseerd. Het bestaat uit een metalen basis, een glazen bolletje gevuld met gas, en daarin een metalen draadje.
    De temperatuur van zo'n draadje in een gloeilamp van 100 W kan oplopen tot meer dan 3300 °C. Je begrijpt dat niet alle metalen deze temperatuur aankunnen.
    Daarom word het metaal tungsten gebruikt; de gloeilamp gaat zo vrij lang mee.
    In het bolletje zit een ander gas dan zuurstof, wat ook de levensduur van de lamp verlengd.
    Klik hier voor meer informatie over de gloeilamp.
    Daar vind je ook informatie over andere typen lampen. Kijk bijvoorbeeld eens bij de spaarlamp.
  • Wat is het verschil tussen serie- en parallelschakeling?
    Laten we eerst kijken wat er geschakeld wordt, dat zijn de elektrische elementen, bijvoorbeeld lampjes of weerstanden. Je kunt pas spreken van een stroomkring als er ook en spanningsbron aanwezig is. Hoe de elektrische elementen geschakeld zijn ten opzichte van de spanningsborn bepaalt of we het hebben over een serie- of een parallelschakeling. Als de elementen achter elkaar staan, dan moet alle stroom door elk element: we spreken dan van een serieschakeling. Als de elementen naast elkaar staan dan kan de stroom 'kiezen' waar het doorheen gaat, de stroomkring heeft een vertakking: we spreken van een parallelschakeling. Soms zijn er in een stroomkring stukjes serie en stukjes parallel, in dat geval spreken we van een gemengde schakeling.
    Van beide type schakeling hebben we wat meer uitleg, voorzien van een animatie op de site staan, klik daarvoor op parallelschakeling of op serieschakeling .
    Wil je oefenen met deze begrippen dan kun je in het zoekmenu via het zoeken op trefwoord een groot aantal opgaven vinden.

Golven, trillingen & geluid

  • Geluidsverdubbeling?
    Bij elke verdubbeling van het geluid komt er 3db bij. Dus bij 2 auto's van elk 90 db naast elkaar word samen 93db. Maar nu dacht ik van als je 2 dingen naast elkaar zet van elk 1db word dat dan 4 db?

    Het is misschien raar, maar het klopt wel. Bij elke verdubbeling van het aantal geluidsbronnen komt er 3 dB bij. Omgekeerd gaat er 3 dB af, als je het aantal geluidsbronnen halveert. Als je de bron van 1 dB ook zou kunnen halveren, kom je dus uit bij -2 dB!
    Als er een blad van de boom waait maakt dat c.a. 15 db. Als het een keer stormt waaien d'r wel 75 bladen van een boom dus: 75x3db=225db 225db+15db=240db. Dat klopt toch niet want dan was iedereen hier al lang doof.
    Deze redenering van de blaadjes klopt dan ook niet. Je moet nagaan hoe vaak moet je verdubbelen om van 1 op 75 te komen:
    1-2-4-8-16-32-64-128
    Als je 6x verdubbeld zit je op 64.
    Als je 7x keer verdubbeld zit je al op 128.
    6x3=18; 7x3=21. Er komt dus ongeveer 19 dB bij!
  • Hoe komt het dat het geluidsniveau 6 dB afneemt bij elke verdubbeling van de afstand?
    Het verhaal begint bij de definitie van geluidsniveau. Dat wordt uitgedrukt ten opzichte van de gehoordrempel: het zachtste geluid dat mensen nog kunnen horen. Dat geluid heeft een intensiteit van 10^-12 W/m², die wordt Io genoemd.Een geluid dat je wel kunt horen heeft dus een grotere intensiteit, I.Het geluidsniveau L dat bij intensiteit I hoort, vind je door de logaritme (met grondtal 10) van de verhouding tussen I en Io te nemen: L = log I/Io, uitgedrukt in de eenheid Bel (B).Elke Bel is 10 deciBel (dB), en in de praktijk wordt het geluidsniveau in dB uitgedrukt, en wordt de formule dus:L = 10.log I/Io, uitgedrukt in de eenheid decibel (dB).En de verhouding tussen twee verschillende intensiteiten I1 en I2 kun je uitdrukken als het verschil in geluidsniveau van die twee intensiteiten, in formule:?L = 10.log I2/I1Deel 2 van de redenering zit in de kwadratenwet. Die zegt dat de intensiteit van het geluid van een bron afneemt met het kwadraat van de afstand tot die bron. Dus: ga je tweemaal zover weg van de bron, dan neemt de intensiteit met een factor 2²=4 af. Ofwel, I2/I1=0,25. Je moet daar de logaritme uit nemen voor het verschil in Bel, en die met tien vermenigvuldigen voor decibel.?L (bij verdubbeling afstand) = 10.log 0,25 = -6dBOp analoge wijze: als de intensiteit 4 keer zo groot wordt (halvering afstand), dan wordt het geluidsniveau 6 dB hoger. En als de intensiteit 10 keer zo groot wordt, wordt het geluidsniveau 1 Bel of 10 dB hoger.Dit alles wordt heel goed uitgelegd in de bijlessen over Geluid en afstand en Decibelschaal.

Krachten; dynamica

  • Waarom is de valversnelling g niet overal op aarde hetzelfde?
    In Nederland is de valversnelling g = 9,81 m/s2. Op de evenaar is het een beetje minder, op de Noordpool (en de Zuidpool) een beetje meer. Dit heeft voor een deel te makenmet de afvlakking van de aarde, voor een deel met het feit dat de aarde om haar as draait. Als je je de aarde voorstelt als een perfect ronde bol, dan bevindt je je op elk punt op het aardoppervlakte even ver van het middelpunt (=zwaartepunt) van de aarde. Wanneer de bol iets ingedrukt wordt dan ben je op de evenaar verder van het middelpunt af dan op de Noordpool. In dat geval is de aantrekkende kracht kleiner op de evenaar. Het is inderdaad zo dat de aarde een beetje ingedrukt is. In dat opzicht is het logisch dat de valversnelling aan de evenaar kleiner is dan op de polen. Daarnaast is er nog een tweede oorzaak. Omdat de aarde draait voert elk voorwerp op aarde een cirkelvormige beweging uit om de aardas. Voor deze beweging is een middelpuntzoekende kracht nodig (denk aan het touwtje waaraan je en voorwerp rondslingert). Hoe groter de straal van de cirkel die je beschrijft, des te groter wordt de kracht die je nodig hebt.
  • Wat is het verschil tussen middelpuntzoekende en middelpuntvliedende kracht?
    De middelpuntvliedende kracht bestaat niet echt, het is een z.g. \"schijnkracht\".
    Een voorwerp dat een rondje draait (b.v. een muntje op een platenspeler) lijkt een kracht te ondervinden waardoor het naar buiten geslingerd wordt. Maar dat is maar schijn.
    Als het muntje eenmaal los is van de draaitafel beweegt het zich langs een rechte lijn. Een correcte beschrijving maakt gebruik van de middelpuntzoekende kracht.
    Zolang het muntje netjes rond blijft gaan is er een kracht die er voor zorgt dat het op zijn plek blijft.
    Deze kracht is naar het midden van de draaitafel gericht, en wordt daarom middelpuntzoekende kracht genoemd.
    De middelpuntzoekende kracht wordt bij het muntje geleverd door de wrijving met de draaitafel, bij een blokje aan een touwtje door de spankracht in het touwtje, bij de draaiing van de maan om de aarde door de gravitatiekracht tussen aarde en maan enz.
    Zie ook deze wikipediapagina voor meer informatie.
  • Als je valt heb je dan 0 G?
    G-krachten (niet te verwarren met de symbolen g en G die je bij natuurkunde gebruikt) geven de verhouding tussen de (ondersteunende) kracht (bijv. de normaalkracht van de vloer of de veerkracht van een veer of elastiek), die een voorwerp ondervindt ten opzichte van zijn zwaartekracht.Als je stil staat op de grond ondervind je een G-kracht van 1, aangezien de normaalkracht even groot is als de zwaartekracht. Als je in een F16 versneld wordt, misschien 4 of 5 G, of als je een scherpe bocht maakt misschien wel 7 of 8. Als je valt wordt er niet door een ander voorwerp (auto, vliegtuig, ruimteschip, etc) op je geduwd, dus is de (ondersteunende) kracht 0 N en ondervind je dus 0 G.
    Zie ook deze pagina voor extra informatie.

Krachten; statica

  • Algemeen verhaal over krachten
    Een kracht kan drie dingen doen met een voorwerp:- de snelheid veranderen- de (bewegings)richting veranderen- de vorm veranderen.In veel boeken wordt er op de bovenstaande manier uitleg over gegeven. Juist om het eens van een andere kant te bekijken, stellen we het ons nu zo voor (uitleg afkomstig van Jan vd Velde) .We delen de krachten in in drie groepen:- actieve krachten,- tegenkrachten (noemen we ook wel reactiekrachten of passieve krachten)- en rekenkrachten.De zwaartekracht Fz is een voorbeeld van een actieve kracht: die werkt eigenlijk altijd als een voorwerp in de buurt van een ander voorwerp is. Om daar iets van te merken moet één van de voorwerpen dan wel (heel) groot zijn zoals de aarde of de maan bijvoorbeeld. Wanneer is die kracht er? Eigenlijk altijd als het om voorwerpen hier op aarde gaat.Een voorbeeld van een tegenkracht is die normaalkracht Fn. Goed dat die er zijn. Stel je voor, ik zei net dat op voorwerpen op aarde altijd die zwaartekracht werkt. Ik zei ook dat een kracht een voorwerp van snelheid zou kunnen veranderen. Neem nou de monitor waar je nu naar kijkt: daarop werkt een zwaartekracht, dat weet je nu. Die kracht werkt richting het middelpunt van de aarde. Maar zie jij je monitor van snelheid of richting veranderen (in de richting van dat middelpunt van de aarde, dus naar beneden) ? Niet dus. Er móet dus een kracht zijn die die zwaartekracht tegenwerkt, net zo groot als die zwaartekracht, en precies de andere kant op. Dat is eigenlijk de kracht waarmee de moleculen van je werktafel langs onder tegen je monitor omhoogduwen, omdat ze niet zo makkelijk aan de kant gaan. Die kracht noemen we de normaalkracht Fn. Met het woordje 'normaal' wordt het 'loodrecht' bedoeld. De normaalhracht staat altijd loodrecht op het vlak dat deze kracht uitoefent. Hé, er zijn dus twee krachten op je monitor .... maar geen verandering van snelheid, richting of vorm. Het is dus eigenlijk net of er géén kracht is (terwijl we zeker weten dat er wél een zwaartekracht is, en daarom zelfs ook een normaalkracht). Dat soort dingen leggen we nu uit met behulp van rekenkrachten. De resultantekracht Fres is zo'n rekenkracht. Dat is eigenlijk niks anders dan het resultaat van het rekensommetje Fz + Fn = Fres. Omdat Fn precies tegen Fz inwerkt noemen we die kracht negatief. Stel jouw monitor weegt 100 N, dan is de zwaartekracht dus 100 N, de normaalkracht -100 N , en de resultantekracht Fres = 100 N - 100 N = 0 N . Een resultantekracht (ook wel nettokracht genoemd) van 0 N, dus geen verandering van snelheid, richting of vorm. Probleem opgelost!In deze microcursus: http://www.wetenschapsforum.nl/index.php?showtopic=41633kun je alles vinden over dat optellen en aftrekken van krachten.Een ander voorbeeld van een kracht is de spierkracht, Fs. Dat is in het dagelijks leven best wel een belangrijke ACTIEVE kracht. Duw je uit alle macht (grote spierkracht) tegen een muur, dan gaat die muur vast niet aan de kant. Ook weer dankzij de (even grote maar tegengesteld gerichte) tegenkracht Fn van die muur. Ook weer een resultantekracht van 0 N.In dit overzicht mag de wrijvingskracht (Fw) niet ontbreken. Ook weer zo'n tegenkracht. We zetten een grote zware doos op een gladde keukenvloer: jij duwt er met ál je spierkracht tegen, die doos zal best wel hard van snelheid veranderen. Zet nou die doos op een (ruw) stuk asfalt buiten: wéér duwen met ál je spierkracht. Nu verandert die doos lang niet zo hard van snelheid.Jouw spierkracht Fs is bijvoorbeeld 300 N. Op die gladde vloer is de wrijvingskracht maar klein, laten we zeggen 50 N. Weer de rekenkracht erbij halen: Fres = Fs + Fw . Die wrijvingskracht werkt weer precies tegengesteld aan de spierkracht, en noemen we dus negatief. Fres = 300 - 50 = 250 N. Dat is een redelijke nettokracht en de snelheidsverandering van de doos zal groot zijn. Op het asfalt is Fw veel groter, laten we zeggen 275 N. Fres = 300 - 275 = 25 N. Dat is een veel kleinere nettokracht, 10 x zo klein, De snelheidsverandering van de doos zal dan ook maar 10 x zo klein zijn. Omdat we nu zien dat de snelheidsverandering van de doos kleiner is dan we verwachten op basis van jouw spierkracht, kunnen we concluderen dat de wrijvingskracht redelijk groot is.Tenslotte die veerkracht Fv. Eigenlijk is dat ook een tegenkracht, maar een beetje een bijzondere: hij kán actief worden. Die normaalkracht en die wrijvingskracht hielden eigenlijk alleen maar dingen tegen. Als je minder hard tegen de muur duwt, duwt de muur ook minder hard terug (denk maar na, anders zou de resultantekracht niet 0 N zijn en zou de muur jou achteroverduwen). Duw een blokje tegen de muur, laat los, en het blokje valt gewoon naar beneden (dankzij de zwaartekracht). Maar als je dat blokje tegen een ingedrukte veer duwt en dán loslaat zal die veer dat blokje met grote kracht de kamer in schieten. Wrijvingskracht en normaalkracht doen dat niet. Over veerkrachten valt nog veel meer te vertellen maar voorlopig laten we het even bij deze uitleg.
  • Waarom drijft iets?
    Waarom blijft een stenen kopje drijven, wanneer je het met de opening naar boven in het water zet, maar niet wanneer je het op zijn zijkant in het water zet zodat het vol met water loopt?Er zijn twee krachten die op het kopje werken:1. De zwaartekracht trekt het kopje naar beneden. De grootte hiervan wordt bepaald door de massa (het gewicht) van het kopje.2. De opwaartse kracht van het water op het kopje naar boven. De grootte hiervan wordt bepaald door de hoeveelheid verplaatste water en is gelijk aan het gewicht van het verplaatste water.Het kopje zal zo diep in het water gaan totdat er zoveel water verplaatst wordt dat de opwaartse kracht in evenwicht is met de zwaartekracht. Dan is er evenwicht tussen de kracht omlaag en omhoog en blijft het kopje drijven. Omdat er zoveel lucht in het kopje zit kan er zoveel water verplaatst worden dat het gewicht van het verplaatste water even groot kan worden als het gewicht van het kopje, want het steen van het kopje is maar een klein gedeelte van het totale verplaatste water.Met de opening naar de zijkant echter loopt het kopje vol water. Dan is er dus geen lucht en is het volume van het verplaatste water gelijk aan het volume van het steen, dus het gewicht van het kopje groter dan van het verplaatste water en zinkt het kopje.Ditzelfde geldt ook voor een cruiseschip. Zolang het maar mooi recht blijft liggen zal het veel lucht bevatten en zover in het water zakken dat de opwaartse kracht evengroot wordt als de zwaartekracht en dan blijven drijven.
  • Is de opwaartse kracht afhankelijk van de diepte in het water?
    De opwaartse kracht is gelijk aan het gewicht van de verplaatste vloeistof. Dus als een gelijk volume van het voorwerp onder water blijft, verandert ook de opwaartse kracht niet. Het wordt een beetje ingewikkelder als de dichtheid vann het water verandert met de diepte. Stel dat je een voorwerp hebt met een volume van 1,00 dm3, voor de opwaartse kracht op dit voorwerp in water van 20,0 0C geldt Fopw = 9,985 N. In water van 4,0 0C is de opwaartse kracht Fopw = 10,000 N. Dat is voor een temperatuurverschil van 16 0C een verschil in opwaartse kracht van minder dan 0,15%. Het is logisch dat het water met de grootste dichtheid naar beneden zakt, de dichtheid van het water zal daarom iets toenemen met de diepte. De opwaartse kracht zal daarom ook heel licht toenemen als je op een grotere diepte komt. Dit verschil is echter zo klein dat het praktisch bijna niet te meten is.
  • Waarom ligt het ene schip veel dieper in het water dan het andere schip?
    Een zwaar schip ligt dieper in het water dan een licht schip met dezelfde afmetingen. Zo kun je nagaan of een schip veel of weinig lading aan boord heeft. Het gewicht van de verplaatste hoeveelheid water is exact gelijk aan het gewicht van het totale schip. Op deze manier berekenen ze het gewicht van bv ijzererts aan boord van de grote zeeschepen. Na het aflezen van de diepgang (voor, midden en achter op het schip) kan je via tabellen berekenen hoeveel water is verplaatst. Vermenigvuldig deze hoeveelheid met de dichtheid van het water (zeewater is zwaarder dan zoet) en je weet hoe zwaar het schip is.
  • Ik heb enkele vragen over de Wet van Archimedes
    Wanneer een duikboot te water wordt gelaten, kunnen er drie dingen gebeuren. Noem deze drie en leg in woorden uit hoe een duikboot kan stijgen en dalen.

    Om deze vragen te beantwoorden moet je natuurlijk eerst weten wat de Archimedeskracht precies is. De Archimedeskracht is de opwaartse kracht die een lichaam in een vloeistof of gas ondervind. Deze is gelijk aan het gewicht van de verplaatste hoeveelheid vloeistof of gas. Deze is ook gelijk aan de zwaartekrachtversnelling maal de dichtheid van de vloeistof of gas waarin het voorwerp zich bevindt, maal het volume van het voorwerp. Als nu een duikboot te water wordt gelaten, kunnen zich verschillende situaties voordoen, nl:
    1. de duikboot blijft drijven;
    2. de duikboot zinkt;
    3. de duikboot zinkt een stuk en blijft zweven op een bepaald niveau in het water;
    Bedenk nu hoe het in elke situatie zit met de grootheden in de formule van de archimedeskracht, dus waar het aan ligt dat in de duikboot kan zinken of blijft drijven.
    Formule: F(archimedes) = F(Gravitatie(verpl.gas / vloeistof)) = g.?(gas / vloeistof) + V).
  • Waarom zinkt een steen wel en een plastiek bal niet?
    De oplossing van de vraag waarom een steen wel en een bal niet zinkt is de volgende:
    1. Bij de steen is de massa van de verplaatste vloeistof kleiner dan deze van de steen zelf. (hij heeft een grotere massa bij een klein volume, kortweg : grotere dichtheid). Hierdoor wordt de opwaartse kracht uitgeoefende door de vloeistof kleiner dan de neerwaartse kracht die door de steen wordt uitgeoefend, waardoor de steen zinkt.
    2. Bij de bal is de massa van de verplaatste vloeistof groter dan de massa van de bal (een lichte bal met een groot volume). Hierdoor wordt de opwaartse kracht uitgeoefend door de vloeistof groter dan de neerwaartse kracht die door de bal wordt uitgeoefend, waardoor de bal drijft.
    Dit laatste kun je heel makkelijk zelf eens testen. Neem bij uw volgend bezoekje aan het zwembad een bal mee, en probeer deze onder water te drukken. Je voelt nu zelf de opwaartse kracht. Deze kracht wordt veroorzaakt door het verplaatste water.
  • Het zinken van een baksteen in water
    Ik heb met mijn vader en mijn broer een keer een discussie gehad over het zinken van bijvoorbeeld een baksteen in water. er waren 3 meningen:
    1) de baksteen blijft met een constante snelheid zinken
    2) de baksteen zal steeds langzamer zinken maar hij blijft doorgaan
    3) de baksteen zal op een gegeven moment gaan drijven
    3) ik denk iomdat vloeistof meer samendrukbaar is als een vaste stof.

    Vloeistoffen zijn niet samenpersbaar. Ook niet een klein beetje. Waar het in zijn eenvoudigste manier op neer komt is dat het water een drijf(buoyance) kracht uitoefent op de baksteen.
    Als deze kracht groter is dan de zwaartekracht van de baksteen, dan blijft deze drijven. Wij weten van een baksteen dat deze een grotere zwaartekracht heeft dan dat het water drijfkracht heeft.
    Hierdoor zinkt de baksteen.
    Bekijken we het plaatje, dan is de netto kracht op de baksteen de zwaartekracht minus de drijfkracht. Omdat er een nettokracht op werkt, versnelt de baksteen (Newton's eerste wet).
    Geen van jullie drieën heeft dus gelijkt. De baksteen zinkt met een toenemende snelheid.
  • Wat is oppervlaktespanning?
    Oppervlaktespanning heeft ermee te maken dat een hoopje watermoleculen die samen een vloeistof vormen in een lagere energietoestand zitten wanneer ze omringd zijn door andere watermoleculen.
    Dus watermoleculen die aan een oppervlak zitten hebben een hogere energietoestand dan die onder het oppervlak zitten.
    Aangezien in de natuur de tendens meestal is dat 'alles het liefst in de laagst mogelijke energietoestand zit' (heeft te maken met kansverdelingen, omdat er nu eenmaal meer mogelijke toestanden zijn bij lagere energie), kun je zeggen dat ieder deeltje het liefst onder het oppervlak zit.
    Dit zorgt ervoor dat er zo min mogelijk deeltjes aan het oppervlak zitten, en het oppervlak zo klein mogelijk is.
    Wanneer iets het oppervlak uit probeert te rekken is er dan een tegenkracht.
    Kijk ook eens op deze wikipediapagina.

Licht en straling

  • Wat is licht?
    Bij licht hebben we te maken met elektromagnetische golven. Bij een elektromagnetische golf is er sprake van een trilling die zich uitbreidt in de ruimte.
    Trillen betekent hier: met een zekere frequentie (een zeker aantal malen per seconde) toenemen van een minimale waarde tot een maximale waarde en terug. Wat er bij een elektromagnetische trilling sterker-zwakker-sterker-zwakker-enzovoorts wordt, is het elektrische veld (zeg maar de sterkte van \"de elektriciteit\" in de ruimte) en, daarmee gekoppeld, het magnetische veld (de sterkte van \"het magnetisme\" in de ruimte).
    Zo'n elektromagnetische trilling blijkt zich in de ruimte uit te breiden; we spreken dan van een golf. Ongeveer zoals wanneer je met je teen in het ligbad kwispelt: de trilling van het water bij je voet breidt zich uit als golven langs het wateroppervlak.
    Het karakter van een elektromagnetische golf hangt af van de frequentie van de trilling. Slome trillingen worden toegepast bij een radiozender; supersnelle trillingen bij röntgenstraling en gammastraling. Licht is wat wij waarnemen als er elektromagnetische golven met een middelmatige frequentie op ons oog vallen.
  • Dioptrie
    Als je de sterkte van een dialens wilt berekenen moet dat in de eenheid dioptrie.
    Nu weet ik van elke lens apart (er zitten drie lenzen in een dialens, twee pos en 1 neg) de brandpuntafstand.
    Maar hoe bereken ik nu de sterkte van de lens in dioptrie?

    Antwoord:
    Kijk eens op deze wikipediapagina
    Daar staat ook iets over samengestelde lenzen en optellen.
    Een rekenvoorbeeldje: als f=50 cm dan is S=1/f(m)=2 dpt
  • Wat is eigenlijk een reëel en een virtueel beeld?
    Een virtueel beeld kun je alleen zien, een reëel beeld is "echt"; lichtstralen bevinden zich dan ook op de plaats waar ze waargenomen worden.
    Reële beelden worden gevormd door bijvoorbeeld een voorwerp door een positieve lens te bekijken (hij moet wel buiten het brandpuntsafstand staan).
    Het voorwerp staat dan ook op de plek waar hij waargenomen wordt.
    Een virtueel beeld ontstaat als je een voorwerp door bijvoorbeeld een negatieve lens bekijkt.
    Het voorwerp is niet aanwezig op de plek waar je hem lijkt waar te nemen.
    Het verschil tussen beiden wordt goed uitgelegd op (helaas wel engelstalig):
    http://www.pa.msu.edu/courses/2000spring/PHY232/lectures/lenses/images.html.

Sterrenkunde

  • Waarom bestuderen we sterrenhopen?
    Sterrenhopen hebben een aantal bijzondere eigenschappen. Hierdoor zijn het uitstekende laboratoria om de natuur te bestuderen. Daar komt nog bij dat ze schijnbaar eenvoudig zijn te begrijpen; het is gewoon zwaartekracht die de boel bij elkaar houdt. Het samenspel van honderd-duizenden sterren garandeert echter een uiterst gecompliceerd collectief gedrag. In de afgelopen 30 jaar zijn er met name in sterrenhopen verschillende exotische astronomische verschijnselen ontdekt. Zo zijn er bijvoorbeeld blauwe buitenbeentjes (sterren die er jonger en dus blauwer uitzien dan hun leeftijdsgenoten), Röntgen dubelsterren (compacte sterren die massa ontvangen van een nabije ster) en nog veel meer. Ook spelen sterrenhopen een belangrjke rol in ons besef van afstanden in het Universum. Doordat er zo veel sterren op een kluitje zitten kun je ze tot heel ver goed waarnemen; en dan bedoel ik echt ver (miljarden lichtjaar) en niet zomaar naar de volgende supermarkt. Een goed begrip van sterrenhopen kan ons hierdoor helpen het ontstaan en de evolutie van het Universum te begrijpen.
  • Wat zijn sterrenhopen
    Een sterrenhoop is een geïsoleerde groep van ca. 1 000 tot een miljoen sterren die allemaal door hun onderlinge zwaartekracht bijeen worden gehouden. Net als een zeepbel, waar de oppervlaktespanning veel groter is dan de Aardse zwaartekracht, is ook een sterrenhoop bolvormig. Hierbij is de onderlinge zwaartekrachtaantrekking tussen de sterren veel groter dan uitwendige krachten, van bijvoorbeeld de Melkweg. Zodoende dat we vaak spreken over bolvormige sterrenhopen. De sterren in een sterrenhoop hebben allemaal ongeveer dezelfde leeftijd. Die kan echter van sterrenhoop tot sterrenhoop variëren van enkele miljoenen jaren tot zo oud als het Universum (ca. 13 miljard jaar). Verder is de dichtheid in een sterrenhoop vele malen groter dan elders in de Melkweg. In het middengebied van de bolhoop M15 bijvoorbeeld is de sterdichtheid meer dan een miljoen maal groter dan in de buurt van de zon.

Warmte, temperatuur & fasen

  • Wat is het verschil tussen warmte en temperatuur
    Een voorwerp of iets dergelijks heeft een bepaalde temperatuur en kan warmte afstaan.
    Een strijkijzer heeft bijvoorbeeld een bepaalde temperatuur en als je hem aan zet gaan hij ook warmte afgeven.
    Bij vallende voorwerpen ontstaat door de wrijving met de omringende lucht warmte.
    Dit krijg je ook als je twee voorwerpen over elkaar heen schuurt.
  • Wat is een fase-overgang, waarom is daar energie voor nodig?
    Voor elke stof kennen we drie fases (of verschijningsvormen): vast, vloeibaar en gas. Een fase-overgang is de overgang van de ene naar de andere fase, dus van vast naar vloeibaar of van vloeibaar naar gas. Bij het opwarmen van een stof krijgen de moleculen (of atomen) meer energie en gaan daardoor in de fase waar ze zitten harder bewegen. De stof zet uit, gaat meer ruimte innemen. Op een bepaald punt is verder uitzetten niet meer mogelijk en gaan de moleculen (of atomen) echt in een andere positie zitten ten opzichte van elkaar, de fase van de stof verandert. Deze verandering kost energie, de temperatuur van de stof neemt niet toe omdat alle toegevoerde energie gebruikt wordt om van fase te veranderen. Lees meer hierover in dit artikel. op natuurkunde.nl.