Vliebergh-Sencie Natuurkunde Leuven 8 maart Experimenten voor de 2de graad leerjaar. Copyright KULeuven

Transcriptie

1 Vliebergh-Sencie Natuurkunde Leuven 8 maart 2006 Experimenten voor de 2de graad leerjaar

2 Experiment - 1 Mechanica ERB (wagentje)(1) 2de graad - Mechanica Onderwerp: ERB (wagentje)(1) speelgoedauto op batterijen, chronometer, aanduiding op de vloer Plaats de auto op een bepaalde afstand van de beginpositie. Start de chronometer (best gsm) als het begin van de auto de eerste aanduiding passeert en stop de chronometer na 30 cm, 60 cm, 90 cm, enz. Welk is de onderzoeksvraag bij dit experiment? Hoe kun je de metingen overzichtelijk weergeven? Welke besluit kun je formuleren? Als je een gsm gebruikt kan je de metingen van de verschillende tijdsmetingen onmiddellijk na mekaar doen, anders is het zeer moeilijk. t (s) x (cm) v g (cm/s) , , ,0 5, ,0 6, ,5 8, x (cm) x(t)-grafiek x = 37,1 t t (s)

3 Experiment - 2 ERB (buis met glycerine)(2) 2de graad - Mechanica Onderwerp: ERB (buis glycerine)(2) buis gevuld met olie of glycerine met om de 10 cm een afstandsaanduiding (Pasco), statiefmateriaal Plaats de buis op een bepaalde hoogte met de luchtbel onderaan; Start de tijdsmeter (best een gsm) als het begin van de luchtbel de eerste aanduiding passeert en stop de chronometer na 10 cm, 20 cm, 30 cm, enz. Formuleer de onderzoeksvraag bij dit experiment. Hoe kun je de metingen overzichtelijk weergeven? Wat kun je uit de resultaten besluiten? Met een gsm kun je de metingen van de verschillende tijden onmiddellijk na mekaar doen, zonder is het zeer moeilijk. De buizen zijn met een verschillende vloeistof gevuld, een van de twee gaat zeer snel. Vergelijk de waarde van de evenredigheidsconstante met de waarde van de richtingscoëfficiënt uit de grafiek. x (cm) x = 3,84 t t (s) x (cm) t (s) x (cm) v g (cm/s) , , , , , ,9 30 3, , , , , ,55 60

4 Experiment - 3 Onderwerp: behoud van energie (veer)(1) 2de graad Arbeid, energie demonstratieexperiment Onderwerp: Behoud van energie (veer)(1) meetlat, statief, kaartje, veer, houder en schijven met massa 10,0 g Uitvoering De veerconstante van de veer is gelijk aan 4,3 N/m. De houder met de schijven wordt bevestigd aan de veer en dan wordt de houder losgelaten vanuit de positie waarin de uitrekking van de veer gelijk is aan nul. De houder valt en rekt de veer uit tot een bepaalde maximale positie (positie van het kaartje). Welke energievormen zijn er in de beginstand? Welke energievormen zijn er in de eindstand? Is er voldaan aan de behoudswet van energie? Om verschillende opstellingen te maken met het zelfde materiaal kan je een koordje verbinden aan het beginpunt en het eindpunt van de veer, zodat de uitrekking van de veer voor elk groepje verschillend is. F = k. x F = 0,050 kg. 9,81 m/s 2 = 0,49 N x = 0,060 m k = 0,49 N/0,060 m = 8,2 N/m x = 0,115 m E veer = 8,2. (0,115)2/2 J = 0,054 J E pot = 0,49 N. 0,115 m = 0,056 J

5 Experiment - 4 Behoud van energie (knikker)(2) 2de graad - Arbeid en energie Onderwerp: Behoud van energie (knikker)(2) lanceertoestel en knikker (Pasco), meetlat Leg de knikker op de veer en span de veer op tot in de uiterste stand. Ontkoppel de veer. v r long is de vertreksnelheid van de knikker voor de veer in de uiterste stand, v r medium is de vertreksnelheid voor de veer in de middene stand. Meet de maximale verticale hoogte van de knikker. Welke energieomzettingen gebeuren er in het systeem veer-knikker vanaf het loslaten van de veer? Gebruik de wet van behoud van energie om de hoogte van de knikker te voorspellen. Extra opdrachten: v medium = 4,6 m/s; v long = 6,2 m/s; m =.g m (g) v (m/s) E kin (J) E zw (J) h berekend (m) h controle (m)

6 Experiment - 5 Vermogen (trap)(1) 2de graad Arbeid, energie Onderwerp: Vermogen (trap)(1) meetlat, chronometer Bepaal eerst de hoogte van de trede en tel het aantal treden. De massa van de leerling is gekend. De leerling loopt eerst traag de trap en daarna snel. Telkens wordt de tijdsduur van zijn beweging gemeten. Welke energievorm bekomt de leerling als hij de trap oploopt? Hoe kan je de arbeid berekenen? Welke grootheden heb je nodig om het vermogen te bepalen? Vergelijk de waarden van de het vermogen uit de proef met de waarden uit een tabellenboek.

7 Experiment - 6 Vermogen (lampen) (2) 2de graad Arbeid en energie Onderwerp: Vermogen (lampen)(2) kwh-meter, chronometer, paneel met drie lampen, drie gewone gloeilampen 100 W, drie spaarlampen Het is de bedoeling na te gaan of de volgende stelling van de fabrikant van lampen correct is: "Een spaarlamp met dezelfde lichtopbrengst als een gloeilamp, verbruikt 5 keer minder energie." Op de wattmeter kun je aflezen dat 600 toeren van de draaiende schijf overeenkomen met een energieverbruik van 1 kwh. Start de chronometer als de rode aanduiding op de draaiende schijf van de wattmeter juist vooraan in het midden staat. Stop de chronometer als de schijf juist terug in deze positie te zien is. Ze heeft dan 1 toer afgelegd. Hoeveel energie verbruikt de lamp bij één omwenteling van de kwh-meter? Hoe kan je het vermogen eerst van drie lampen berekenen en daarna van één lamp? Wat kan je besluiten over de stelling van de fabrikant? Schakel eerst de spaarlampen in en gebruik daarna de gloeilampen.

8 Experiment - 7 Druk Druk: invloed van de oppervlakte (1) 2de graad - Vloeistoffen en gassen Onderwerp: Druk: invloed van de oppervlakte (1) spons, metalen blok (6 cm x 3 cm x 12 cm) Leg het blok op de spons. Noteer de indrukking. Zet het blok rechtop. Noteer de indrukking. Is er een verschil? Waarom wel? Waarom niet? Verklaar dat. Is er een verschil in grootte tussen de kracht op de spons? Bereken de druk op de spons in de twee gavallen als de massa van het blok gelijk is aan 3,5 kg. Als je 2 blokken hebt kun je ze op elkaar leggen. Zo zie je ook de invloed van de grootte van de kracht.

9 Experiment - 8 Druk: invloed van de oppervlakte (2) 2de graad Vloeistoffen en gassen Onderwerp: Druk: invloed van de oppervlakte (2) grote, sterke ballon (d = 25 cm) (te koop in speciaalzaken van ballonnen of karnavalattributen) of warmwaterkruik, rubberen stop met glazen buisje, plastieken buis (lengte = 1,0 m), boeken Maak de opstelling. Leg de boeken op de ballon. Blaas in de ballon. Verklaar dat je de boeken makkelijk in beweging kunt krijgen. Welke wet gebruik je hierbij?

10 Experiment - 9 Druk: invloed van de oppervlakte (3) 2de graad - Vloeistoffen en gassen Onderwerp: Druk invloed van de oppervlakte (3) potlood met scherpe punt Een potlood wordt tussen de duim en de wijsvinger geplaatst en dan samen geduwd. Verklaar het pijnverschil tussen je duim en je wijsvinger. Is er een verschil in grootte tussen de krachten?

11 Experiment - 10 Druk: invloed van de oppervlakte (4) 2de graad - Vloeistoffen en gassen Onderwerp: Druk: invloed van de oppervlakte (4) houten plankje (10 cm x 10 cm), spijkers (l = 6 cm) Boor op gelijke afstanden een hoeveelheid (b.v. 64 = 8 x8 ) gaatjes in het plankje en klop de spijkers er door. Boor in het andere plankje in het centrum een gaatje en klop er een spijker door. Laat een appel los van een hoogte van 20 cm eerst boven het plankje met veel spijkers en daarna boven het plankje met één spijker. Verklaar het verschil in indringdiepte.

12 Experiment - 11 Vloeistoffen Druk bij vloeistoffen (glas en rietje) (1) 2de graad - Vloeistoffen en gassen Onderwerp: Druk bij vloeistoffen (glas en rietje) (1) 2 glazen, twee rietjes, water en andere vloeistof b.v. olie of glycerine Vul een glas volledig met water, het andere halfvol. Blaas op dezelfde manier in elk rietje tot er luchtbellen ontsnappen. Vul een glas volledig met water, het andere volledig met aan andere vloeisof. Blaas. Waarom is er een verschil? Extra opdracht/ Meetresultaat:

13 Experiment - 12 Druk bij vloeistoffen (blik met gaatjes)(2) 2de graad - Vloeistoffen en gassen Onderwerp: Druk bij vloeistoffen (blik met gaatjes)(2) metalen doos (d =10 cm, h = 4 cm), houten stok (d = 1 cm, lengte = 25 cm), houtschroef, secondelijm, doorzichtige bak Opbouw: Maak met een spijker twee tegenoverliggende gaten in de bovenkant van het deksel. Maak ook een gat in het centrum en bevestig de stok aan het deksel met de schroef. Plak de doos dicht met de secondelijm. Houd de doos horizontaal in het water. Er ontsnappen geen luchtbellen. Houd de doos schuin. Er ontsnappen luchtbellen. Wat bevindt er zich in de doos? Waarom ontsnapt er geen lucht als je de doos horizontaal houdt? Waarom ontsnapt er wel lucht als je de doos schuin houdt? Waarom ontsnappen er enkel luchtbellen uit het bovenste gaatje? Meetresultaat:

14 Experiment - 13 Druk bij vloeistoffen (fles en blik)(3) 2de graad - Vloeistoffen en gassen Onderwerp: Druk bij vloeistoffen (fles en blik)(3) plastiek flesje, blik waar het flesje juist in past Maak in de zijkant onderaan twee gaten juist tegenover elkaar. Sluit de gaten af met je vingers en vul het flesje met water. Draai de dop op de fles. Nu kun je de gaten open laten en het flesje tonen. Toon dat het blik leeg is. Plaats het flesje in het blik en draai het tot het horizontaal is. Er loopt nu water uit het blik. Dit experiment kun je voorstellen als een truc en aan de leerlingen niets verklappen van de gaatjes in het flesje. Op een geheimzinnige wijze komt er water uit het flesje. Laat de leerlingen uitzoeken hoe dit kan. Waarom komt water vrij als je het flesje schuin houdt? De twee gaatjes mogen bij het leeggieten niet op dezelfde hoogte zijn. Zorg er voor dat er een bovenaan en een onderaan zit. Het leeglopen is het snelst als de gaatjes op een verticale lijn liggen. Meetresultaat:

15 Experiment - 14 Druk bij vloeistoffen (trechter)(4) 2de graad - Vloeistoffen en gassen Onderwerp: Druk bij vloeistoffen (trechter)(4) glazen of plastiek trechter (d = 12 cm), doorzichtige bak gevuld met water Duw de omgekeerde trechter in het water tot het ¾ onder is. Het uiteinde moet open zijn. Sluit het uiteinde met je duim af. Duwen de trechter verder onder water en neem je duim weg. Het water spuit uit de trechter. Verklaar het opspuiten van het water. De bak is best redelijk diep. Hoe komt het dat het water niet omhoog spuit als je de trechter tot op de bodem laat zakken? Meetresultaat:

16 Experiment - 15 Wet van Pascal (1) 2de graad - Vloeistoffen en gassen Onderwerp: Wet van Pascal (1) toestel van Pascal, vat met op verschillende plaatsen een zijarm, de druk kan met een zuiger verhoogd worden. In de begintoestand is de hoogte van de vloeistof in elke zijarm gelijk aan de hoogte van de vloeistof in het centrale vat. Als de druk op de vloeistof verhoogt, stijgt de vloeistof in elke zijarm even veel. Vragen: Waarom stijgt de vloeistof in elke zijarm evenveel? Gebruik water dat gekleurd werd.

17 Experiment - 16 Wet van Pascal (spuit)(2) 2de graad - Vloeistoffen en gassen Onderwerp: Wet van Pascal (spuit)(2) meetspuit met op verschillende plaatsen een gaatje geboord, doorzichtige bak Vul de meetspuit met gekleurd water, sluit af met de zuiger en duw op de zuiger. Waarom spuit de vloeistof langs alle zijden weg? Opletten voor vlekken op je kleding! Je kunt ook een PET-fles gebruiken. Maak onderaan gaatjes. Plak de gaatjes toe met tape en vul de fles met water. Verwijder de tape.

18 Experiment - 17 Communicerende vaten 2de graad - Vloeistoffen en gassen Onderwerp: Communicerende vaten toestel voor communicerende vaten Sluit vooraf twee buisjes af met een stop en vul het geheel. Maak de stoppen los en houd het toestel lichtjes schuin. Waarom staat het vloeistofniveau in de gevulde vaten even hoog? Welke invloedsfactoren zijn dezelfde en welke zijn verschillend? Waarom blijft het vloeistofniveau overal gelijk als je het toestel schuin houdt? Let op: als de buisjes te dun zijn, krijg je capillaire effecten zodat het oppervlak niet overal horizontaal is. Meetresultaat:

19 Experiment - 18 Hydrostatische druk bij vloeistoffen (1) 2de graad - Vloeistoffen en gassen Onderwerp: Hydrostatische druk bij vloeistoffen (1) vloeistofmanometer met vlies, doorzichtige bak gevuld met water, U-vormige buis Vul de U-vormige buis met gekleurd water. Sluit het doosje aan. Dompel het doosje onder in water. Draai op een bepaalde hoogte het doosje rond. Waarom staat het vloeistofniveau in de beginstand in beide vaten even hoog? Waarom stijgt het niveauverschil als de doos dieper gaat? Waarom blijft het niveauverschil gelijk als de doos gedraaid wordt? Plak millimeterpapier achter de U-buis voor een gemakkelijke aflezing. Meetresultaat:

20 Experiment - 19 Hydrostatische druk bij vloeistoffen (2) 2de graad - Vloeistoffen en gassen Onderwerp: Hydrostatische druk bij vloeistoffen (2) metaalmanometer (0 tot 30 mbar) en glazen buis met trechter verbonden met soepele slang, lang maatglas gevuld met water Plaats het uiteinde van de glazen buis op verschillende diepten in het water. Lees op bepaalde diepten en de druk af. Welke invloedsfactoren zijn bij constant? Welk verband vind je tussen de druk en de diepte? Waarom is onderaan de glazen buis een trechter bevestigd. Zet de resultaten in een Excel-bestand. Je kunt ook een druksensor gebruiken. en telkens handmatig de diepte ingeven. De evenredigheidsconstante tussen de druk en diepte is gelijk aan het product van de dichtheid van de vloeistof en een evenredigheidsconstante. Bereken de waarde van deze constante. Meetresultaat:

21 Experiment - 20 Druk bij niet-mengbare vloeistoffen 2 de graad - Vloeistoffen en gassen Onderwerp: Druk bij niet-mengbare vloeistoffen toestel bestaat uit een U-vormige buis, 2 vloeistoffen, niet mengbaar en met een verschillende dichtheid bijvoorbeeld water en olijfolie. Eerst de vloeistof met de hoogste dichtheid in de U-buis gieten met behulp van een trechter vervolgens langzaam de lichtere vloeistof aan één zijde toevoegen. De dichtheid van één vloeistof is gekend. Hoe verklaar je de evenwichtstand van de vloeistoffen? Welke vergelijking kan je opschrijven over de vloeistofdrukken op de evenwichtslijn? Hoe kan je hieruit de dichtheid van één vloeistof berekenen? De benen van de U-buis mogen redelijk lang zijn. Zorg er voor dat er niet op het mm-papier kan worden geschreven door een beschermende laag plastic folie aan te brengen. Meet het verschil in hoogte met een lat. Controleer berekende waarde van de dichtheid van de vloeistof door de massa en het volume van de vloeistof te bepalen met maatglas en balans.

22 Experiment - 21 Wet van Archimedes (1) 2de graad - Vloeistoffen en gassen - Onderwerp: Wet van Archimedes (1) dynamometer (2 N), bij voorkeur met ronde schijf, statiefmateriaal, apparaat voor de wet van Archimedes, bekerglas gevuld met water, in hoogte verstelbaar tafeltje Maak de opstelling. Toon dat het blokje juist in het emmertje past. Lees de dynamometer af als het geheel in lucht hangt. Dat geeft F 1 = F zemmer + F zblokje Draai het tafeltje omhoog zodat het onderste blok helemaal ondergedompeld is in het water. Vul het emmertje volledig met water. Lees de dynamometer weer af. Dat geeft F 2. Verklaar je waarneming. Meetresultaat: Voor de aflezingen geldt: F 1 = F zemmer + F zblokje F 2 = F zemmer + F zblokje -F archimedes + F zwater = F 1 De archimedeskracht op het ondergedompelde blokje is dus even groot als de zwaartekracht op een hoeveelheid water met hetzelfde volume als het blokje.

23 Experiment - 22 Wet van Archimedes (loden korrels)(2) 2de graad - Vloeistoffen en gassen - Onderwerp: Wet van Archimedes (loden korrels)(2) doorzichtige bak (aquarium, plastic bak, ), 2 identieke doorzichtige bekertjes korrels (spliterwten, rijst, loden korrels), balans (labobalans of huishoudweegschaal) Teken een horizontale lijn op de bekers op dezelfde hoogte. Vul de bak met water. 1. Plaats een beker in de bak. Vul deze met water tot deze in de bak zakt tot aan de lijn. Neem de beker uit de bak. 2. Plaats de andere beker in de bak en vul deze met korrels tot de beker in de bak zakt weer tot aan de lijn. Neem de beker uit de bak. 3. Plaats de beker water op de balans. Lees de massa m w van het water in de beker af. 4. Plaats de beker met korrels op de balans. Lees de massa m k af. Verklaar waarom m w = m k. Meetresultaat: Vermits de beker drijft is de zwaartekracht op de beker gelijk aan de archimedeskracht: F z = m w. g = F A = ρ w. V ond.g V ondergedompeld is het ondergedompelde volume. De balans geeft m w aan. Vermits de beker drijft is de zwaartekracht op de beker gelijk aan de archimedeskracht: F z = m k. g = F A = ρ w. V ond.g = m w. g De balans geeft m k aan, dat moet dezelfde waarde zijn als m w.

24 Experiment - 23 Wet van Archimedes (moer)(3) 2de graad - Vloeistoffen en gassen Onderwerp: Wet van Archimedes (moer)(3) digitale balans( 0,1 g), maatglas met water, moer bevestigd aan een draad Plaats het maatglas met water op de balans en stel de massa op nul. Hang de moer in het water. Vragen: Waarom is er een aanduiding op de balans als je de moer in het water brengt. Als je de dichtheid van het water kent met welke grootheid van de moer komt de aanduiding op de balans dan overeen? Controleer de berekende waarde van het volume met het volume als je het bepaalt met een maatglas.

25 Experiment - 24 Wet van Archimedes (factoren)(4) 2de graad - Vloeistoffen en gassen - Onderwerp: Wet van Archimedes (factoren)(4) dynamometer (bij voorkeur met ronde schijf), statiefmateriaal, doorzichtig vat enkele identieke potjes gevuld met een verschillende hoeveelheid korrels (lood, zand, rijst, ), dichtgeplakt met secondelijm lang potje (b.v. vitaminetabletten) met cm-aanduiding, gevuld zodat het ongeveer 10 cm in de vloeistof zakt Maak een nylon draad met secondelijm vast aan de potjes zodat je ze kunt ophangen. Lees de dynamometer af als het geheel in lucht hangt, dat geeft F 1. Laat het blokje in het water zakken. Lees de dynamometer af, dat geeft F 2 = F 1 - F a. Bereken de archimedeskracht F a = F 1 - F 2. Bepaal F a voor de volgende drie situaties. 1. F a als functie van m in water (V constant, zelfde vloeistof (water)) 2. F a als functie van de vloeistof (V constant, m constant) 3. F a als functie van V in water (m constant, zelfde vloeistof (water)) Meetresultaat: 1. m (g) F z (N) F 1 (N) F 2 (N) F a (N) 269,7 2,65 2,5 1,55 0,95 150,4 1,48 1,3 0,35 0,95 116,8 1,15 1,0 0,05 0,95 3. R = 1,3 cm F 1 (N) h (cm) V (cm 3 ) F 2 (N) F a (N) 0, ,5 0,12 0,43 0, ,2 0,18 0,37 0, ,9 0,22 0,33 0, ,6 0,28 0,27 0, ,2 0,34 0,21 0, ,9 0,40 0,15 0, ,6 0,45 0,10 0,55 1 5,3 0,50 0,05 0,55 0 0,0 0,55 0,00 F a (N) 0,50 0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0, V (cm 3 )

26 Experiment - 25 Zinken, zweven, drijven (cola light)(1) 2de graad - Vloeistoffen en gassen Onderwerp: Zinken, zweven, drijven 'cola light)(1) doorzichtige bak (aquarium, plastic bak, ), blikje cola, blikje cola-light Vul de bak met water. Plaats beide blikjes voorzichtig in het water. Het blikje cola zinkt, het blikje cola-light drijft. Eventueel kan de dichtheid van beide cola's bepaald worden door de massa en het volume van de inhoud te bepalen. Waarin kunnen de cola's verschillen? Is de suiker verantwoordelijk voor het verschil in dichtheid? Het geheel wordt spectaculair als je een grote bak gebruikt en flessen met een inhoud van 1,5 of 2 l. Bepaal de dichtheid van elk van de cola-soorten. Meetresultaat:

27 Experiment - 26 Zinken, zweven, drijven (appelsien)(2) 2de graad - Vloeistoffen en gassen - Onderwerp: Zinken, zweven, drijven (appelsien)(2) doorzichtige bak (aquarium, plastic bak, ), appelsien of citroen of mandarijn Vul de bak met water. Plaats de appelsien voorzichtig in het water. Ze drijft. Pel de appelsien en plaats de gepelde appelsien en de schil in het water. De schil drijft, de gepelde appelsien zinkt. Vragen: Waarom drijft de schil? Waarom drijft de gepelde appelsien niet? Waarom drijft de appelsien? Neem eventuele luchtblaasjes op de gepelde appelsien weg door er even over te wrijven voor deze in de bak te plaatsen. Je kunt dit vergelijken met een zwemvest. Heb je het aan dan blij je drijven, doe je het uit dan zink je. Meetresultaat:

28 Experiment - 27 Zinken, zweven, drijven (waterballon)(3) 2de graad - Vloeistoffen en gassen - Onderwerp: Zinken, zweven, drijven (waterballon)(3) doorzichtige bak (aquarium, plastic bak, ), ballon, zout Vul de bak met water. Blaas de ballon op en vul deze met water. Knoop deze toe. Breng de ballon in de bak. De ballon zinkt. Voeg zout toe aan het water. Let op wat er gebeurt. Voeg steeds meer zout toe tot de ballon zweeft en zelfs drijft op het zoute water. Roer eventueel even nadat je zout hebt toegevoegd. Wat verandert er aan de vloeistof als je zout toevoegt? Welke invloed heeft dat op de archimedeskracht? Meetresultaat:

29 Experiment - 28 Gassen Druk bij gassen 2de graad - Vloeistoffen en gassen demonstratieexperiment Onderwerp: Druk bij gassen demonstratietoestel: model van de materie De bodem wordt met de trilgenerator verbonden zodat de knikkertjes hevig in beweging komen in een afgesloten ruimte. Een plaatje wordt in de ruimte los gelaten, het plaatje blijft op een bepaalde hoogte hangen. Welke beweging voeren de knikkertjes uit? Waarom blijft het plaatje in evenwicht? Meetresultaat:

30 Experiment - 29 Wet van Archimedes bij gassen 2de graad - Vloeistoffen en gassen Onderwerp: Wet van Archimedes bij gassen balans tot op 0,1 g, PET fles of glazen fles of erlenmeyer (0,5 l), soepele ballon, bruistablet of bakpoeder en azijn Vul het reservoir met water. Voeg azijn toe aan het water als je bakpoeder gebruikt. Breek de tabletten in stukken. Vul de ballon met deze stukken of met het bakpoeder. Schuif de ballon over de hals van het reservoir. Zorg er voor dat de ballon geknikt is zodat er geen contact is met het water. Zet het geheel op een balans, noteer de aflezing. Knik de ballon terug zodat het bruistablet of het bakpoeder in het water valt. Volg de aflezing van de balans. Is de ballon 'ondergedompeld' in een fluïdum? Waarom is de verandering in de aflezing klein? Zorg er voor dat je een soepele ballon hebt zodat er een grote volumeverandering optreedt. Gebruik meerdere tabletten of voldoende bakpoeder en azijn. Meetresultaat:

31 Experiment - 30 Luchtdruk (vlies)(1) 2de graad - Vloeistoffen en gassen Onderwerp: Luchtdruk (vlies)(1) plexiglazen cilinder of een stuk afvoerbuis, stuk ballon Sluit de cilinder af met de ballon en plaats deze op de plaat van de vacuümpomp. Zuig de lucht weg. Waarom wordt de ballon in de cilinder geduwd? Kan je de cilinder verwijderen van de plaat? Door gebruik van de doorzichtige buis kun je de positie van de ballon volgen, dat gaat niet met een stuk afvoerbuis. Dat laatste is wel gemakkelijk te verkrijgen en is goedkoop. Waar moet je de cilinder best plaatsen om deze ruimte luchtledig te zuigen. Meetresultaat:

32 Experiment - 31 Luchtdruk (spekken)(2) 2de graad - Vloeistoffen en gassen Onderwerp: Luchtdruk (spekken)(2) spekken, vacuümpomp Leg twee spekken onder de stolp. Zuig de lucht weg. Laat opnieuw lucht in de stolp. Waarom worden de spekken groter? Waarom zijn de spekken nadien kleiner? Je kunt ook een lichtjes opgeblazen ballon gebruiken. De spekken zijn wel spectaculairder. Waar moet je de cilinder plaatsen om de volledige ruimte luchtledig te zuigen? Meetresultaat:

33 Experiment - 32 Luchtdruk (nylonkous)(3) 2de graad - Vloeistoffen en gassen Onderwerp: Luchtdruk (nylonkous)(3) glas, stuk gordijnstof of nylonkous, elastiekje, bierkaart Span de gordijnstof over een glas, bevestig met het elastiekje. Vul het glas met water. Leg er de bierkaart op. Draai het glas om. Verklaar waarom het water niet uit het glas loopt. Wat is de druk van de lucht in het glas? Meestal wordt een bierkaart gebruikt i.p.v. gordijnstof. De gordijnstof is echter spectaculairder. Alhoewel opppervlaktespanning niet tot de leerstof behoort, kan het verschijnsel wel aangeraakt worden. Je kunt ook een bierkaart met één gaatje gebruiken. Wat gebeurt er als je zeep in het water brengt? Meetresultaat:

34 Experiment - 33 Luchtdruk (lat en krant)(4) 2de graad - Vloeistoffen en gassen Onderwerp: Luchtdruk (lat en krant)(4) krant, latje uit zacht hout (balsa) Leg de krant volledig open op de tafel en druk goed aan. Sla met een korte slag op het latje. Het latje breekt. Hoe verklaar je dat het latje breekt? Breekt het latje als je de krant dicht plooit en op het latje legt en dan een slag geeft. Meetresultaat:

35 Experiment - 34 Luchtdruk zuiger en gewichten)(5) 2de graad - Vloeistoffen en gassen Onderwerp: Luchtdruk zuiger en gewichten)(5) glazen meetspuit, zware blokken (max. 5kg)(hangt af van de doorsnede van de meetspuit) Duw de meetspuit volledig in. Sluit de opening af met je duim. Draai de spuit om. Bevestig een blok van 2,3 kg aan de meetspuit. Herhaal met twee blokken. Waarom blijft de zuiger in de meetspuit? Waarom blijft de zuiger in de meetspuit zelfs als er één blok aan hangt? Waarom blijft de zuiger in de meetspuit zelfs als er twee blokken aan hangen? Bevestig een emmer aan de spuit i.p.v. de blokken. Vul deze geleidelijk met water of zand. Bereken de maximale massa van het blok waarbij de meetspuit net niet beweegt. Meetresultaat:

36 Experiment - 35 Luchtdruk (Maagdenburgse bollen)(6) 2de graad - Vloeistoffen en gassen Onderwerp: Luchtdruk (Maagdenburgse bollen)(6) Maagdenburgse halve bollen, luchtpomp, zware blokken Verbind de blokken met één halve bol. Plaats de halve bollen tegen elkaar en zuig de lucht uit de bol. Verklaar waarom de zwaartekracht op de blokken niet groot genoeg is ze te scheiden. Wees voorzichtig als je leerlingen laat trekken, de bollen kunnen toch plots loskomen. Let op de stand van de kranen bij het leegpompen. Aan het geluid van de pomp kun je horen of deze zuigt. Zoek informatie over de historische proef van Otto van Geuricke. Meetresultaat:

37 Experiment - 36 Luchtdruk meten 2de graad Vloeistoffen en gassen Onderwerp: Luchtdruk meten luchtdruk plastieken darm(lengte = 11 m), gevuld met water en aan beide uiteinden afgesloten met een stop Enkele leerlingen gaan met de darm naar de derde verdieping van het gebouw en laten één uiteinde van de darm naar beneden vallen. De leerlingen beneden vangen de darm op en verwijderen de stop aan het uiteinde. Bovenaan zakt het water tot een bepaalde hoogte en stelt er zich boven het water een vacuüm in. Het niveau van het water wordt aangeduid. Welk evenwicht is er? Hoe kun je uit de hoogte van de waterkolom de waarde van de luchtdruk bepalen? Controleer de berekende waarde van het volume door het volume van de moer te bepalen met een maatglas.

38 Experiment - 37 Gaswetten Gaswet van Boyle (1) 2de graad Gassen Onderwerp: Gaswet van Boyle (1) demonstratieproef demonstratietoestel Draai de schroef onder de manometer open. Zet de zuiger ongeveer in het midden van het volume. Draai de schroef toe. Verander systematisch het volume in twee richtingen, lees het volume en de druk af. 1. Formuleer de onderzoeksvraag. 2. In welke eenheden noteer je het volume? 3. Hoe nauwkeurig kan je de druk bepalen? 4. Welk verband vind je tussen de druk en het volume? Grafische voorstelling? 5. Wat is de invloed van het eigenvolume (= volume van de verbinding + volume inwendige van de manometer)? Het kan nuttig zijn om het eigenvolume in rekening te brengen. Kan je de massa van de opgesloten hoeveelheid lucht berekenen? p (N/cm 2 ) V (cm 3 )

39 Experiment - 38 Gaswet van Boyle (2) 2de graad Gassen Onderwerp: Gaswet van Boyle (2) demonstratieproef meetspuit (50 ml), manometer (0-1,8 bar) of digitale manometer Zet de zuiger ongeveer in het midden voor je hem aansluit op de manometer. Verander het volume in constante stappen. Bedenk vooraf hoe groot je die best neemt. Lees het volume en de druk af. Laat eerst het volume toenemen, verklein het daarna. 1. Formuleer de onderzoeksvraag. 2. Hoe nauwkeurig kun je de druk bepalen? 3. Bepaal het verband tussen de druk en het volume, maak 1 of meerdere grafieken. 4. Wat is de invloed van het volume van de verbinding en het volume van de manometer (eigenvolume)? 1. Het kan nuttig zijn om het eigenvolume in rekening te brengen. 2. Voer minimaal 8 metingen uit. 1. Bereken de massa van de opgesloten hoeveelheid lucht. 2. Steek een knikker in de spuit. Bepaal het volume van de knikker door gebruik te maken van p. V = constant. p (bar) 1,8 1,6 1,4 y = 33,983x -0,9803 1,2 1 0,8 0, V (ml)

40 Experiment - 39 Gaswet van Boyle (3) 2de graad Gassen Onderwerp: Gaswet van Boyle (3) demonstratieproef meetspuit, druksensor (Pasco, Coach, TI), computer of rekenmachine Stel de computer of de rekenmachine in zodat je een p(v)-grafiek bekomt. Trek de zuiger uit, je moet het volume nog kunnen aflezen en sluit de sensor aan. Verander het volume in constante stappen. Lees het volume af, je moet dat handmatig invoeren. De druk wordt automatisch geregistreerd. Formuleer de onderzoeksvraag. Wat zijn de variabelen? Welke zijn constant? Maak een grafiek of meerdere grafieken waarmee je een besluit kunt formuleren. Gemakkelijkst is als je de data overzet naar Excel. Bereken de massa van de hoeveelheid lucht. p = 2850 V -1,06

41 Experiment - 40 Gaswet van Boyle (frietschieter)(1) 2de graad Gassen Onderwerp: Gaswet van Boyle (1) demonstratieproef 2 elektriciteitsbuizen die juist in elkaar passen, aardappel Duw de dikke buis met één uiteinde in de aardappel zodat een stuk aardappel in de buis blijft zitten. Trek de buis uit de aardappel. Duw daarna het andere uiteinde in de aardappel. Er ontstaat een afgesloten hoeveelheid lucht in de buis tussen de twee stukken aardappel in. Duw de dunne buis in de dikke zodat een stuk aardappel met grote snelheid wegvliegt. Verklaar de drukvergroting in de buis. Schat de grootte van de druk bij het wegschieten.

42 Experiment - 41 Gaswet van Boyle (ballon in een petfles)(2) 2de graad Gassen Onderwerp: Gaswet van Boyle (ballon in een petfles)(2) petfles met een klein gaatje, ballon Sluit het gaatje met je vinger en vraag aan de leerling om de ballon op te blazen. 1. Waarom is het niet mogelijk om de ballon op te blazen als het gaatje wordt afgesloten? 2. Welke gaswet is hier van toepassing? Blaas hierna zelf de ballon op met het gaatje in de fles open.