Meesters vir transparante 5.1 Vaardighede
VAARDIGHEDE VAARDIGHEDE VIR PRAKTIESE ONDERSOEKE Tipes navorsing Ontwikkeling van die wetenskap Veranderlikes Verwantskappe tussen die veranderlikes Tabelle Vaardighede Wetenskaplike navorsing Ander inligting om data te ontleed Gevolgtrekking en evaluering Termometers Balanse Laboratoriumapparaat Meterstok Maatsilinder Pipet Buret 1.1 Die ontwikkeling van die wetenskap Vroeë 1700 s Huygens 1839 Becquerel 1873 Smith 1900 Planck 1905 Einstein Navorsing oor deeltjie-eienskappe Era van Sonkrag Doc Scientia FISIKA voorbereidingslêer - Graad 12 99
1.2 Wetenskaplike navorsing http://www.2mcctv.com/blog/wp-content/uploads/2012/08/solar-panel.jpg Die stap vir stap studie van n spesifieke onderwerp om n hipotese te bewys en/of om n spesifieke wetenskaplike vraag te beantwoord. Stappe: Vra n ondersoekende/ beantwoordbare vraag. Doen agtergrond navorsing. Stel n hipotese saam. Ontwerp en beplan n metode. Gevolgtrekking Evalueer die hipotese. Neem waar, versamel en analiseer data. 1.2.1 Tipes navorsing Kwantitatiewe navorsing Kwalitatiewe navorsing 1.2.2 Veranderlikes Onafhanklike veranderlike(s) Afhanklike veranderlike(s) Gekontroleerde veranderlike(s) Konstante(s) 100 FISIKA voorbereidingslêer - Graad 12 Doc Scientia
1.2.3 Verwantskappe tussen die veranderlikes Direkte eweredigheid Hierdie tipe verwantskap bestaan tussen die veranderlikes wanneer beide stelle lesings met dieselfde verhouding toeneem of afneem. Wiskundig: y of y / = k (konstante) of y = k. Voorbeeld: y y y / 500 50 500 0,1 400 40 400 0,1 300 20 200 0,1 200 5 50 0,1 100 Reguit lyn 0 10 20 30 40 50 60 Omgekeerde eweredigheid Wiskundig: y = k (konstante) of y 1 /. Voorbeeld: y y 1 / 30 65 1 950 0,033 26 75 1 950 0,0385 21,7 90 1 953 0,046 16,25 120 1 950 0,062 Hiperbool y 120 100 80 60 40 20 0 5 10 15 20 25 30 120 Maar wanneer y teenoor 1 / op n grafiek aantoon, vorm n reguit lyn y = k( 1 / ). y 100 80 60 40 20 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 1 Doc Scientia FISIKA voorbereidingslêer - Graad 12 101
1.2.4 Tabel Gepaste, onderstreepte hoofopskrif Geen eenhede langs die waardes in die tabel Wetenskaplike notasie geskryf ( 10 x ) Waardes is nie noodwendig in SI-eenhede nie. Onderaan ten minste een berekening volledig uitgeskryf. 1.2.5 Ander inligting om die data te ontleed Ander inligting wat vanaf die lesings en/of die grafiek verkry kan word om die data te ontleed kan wees: Rekenkundige gemiddeld Voorbeelde Tydens n titrasie is die volgende lesings verkry: 24,09; 24,15; 24,03; 24,25 cm 3. 24,09 + 24,15 + 24,03 + 24,25 Gemiddelde = 4 Gemiddelde = 24,13 cm 3 Mediaan Voorbeelde Die lesings gesorteer in toenemende waarde is: 24,03; 24,09; 24,15; 24,25 24,09 + 24,15 Die mediaan = 2 Die mediaan = 24,12 cm 3 Δy Gradiënt/helling = Δ Voorbeeld: As posisie ( ) op die y-as geteken is en die tyd (t) op die -as, dan sal die gradiënt of helling van die grafiek die snelheid van die voorwerp aandui. Δy Δ gradiënt = Δ = Δt = gemiddelde snelheid Area/oppervlakte Voorbeeld: n versnelling-tydgrafiek se area gee die verandering in die snelheid van die voorwerp. Area = b = a Δt = Δv Area van n driehoek = ½b h, en die area van n reghoek = b. Akkuraatheid Voorbeelde Die eksperimentele massa word gemeet as 283 g en die werklike waarde moet 285 g wees. Die afwyking is dus 285 283 = 2 g. 2 100 = 0,7% Die persentasiefout is dan 285 Daarenteen as die eksperimentele waarde gemeet 30 g is vir n werklike waarde van 32 g, 2 100 = 6,25%vir dieselfde afwyking van die 2 g. is die persentasiefout 32 Alhoewel die afwyking telkens dieselfde is, is die eerste eksperiment baie meer akkuraat. 102 FISIKA voorbereidingslêer - Graad 12 Doc Scientia
1.2.6 Gevolgtrekking en evaluering Evalueer hipotese. Uitspraak oor hipotese Gebruik woorde wat n verhouding suggereer. Dit is woorde soos groter, meer, hoër, kleiner, vinniger, ens. In evaluering: onafhanklike, afhanklike en gekontroleerde veranderlike(s). Bespreek akkuraatheid. Motiveer/verklaar afwykings. Data wat nie ooreenstem nie, mag nie verwerp word nie. Alle inligting moet bespreek word. Voorbeelde In Graad 11 is Newton se tweede wet behandel met formule: F netto = m a. Die ondersoek behels die bepaling van die versnelling van n voorwerp as n konstante netto krag daarop inwerk. Vinnige feite Die netto/resulterende krag is die vektorsom van al die kragte wat op die voorwerp inwerk. Ons gebruik hierdie ondersoek as voorbeeld om die wetenskaplike proses te illustreer. I. Beantwoordbare/ondersoekende vraag Hoe sal die versnelling van die trollie verander as die krag wat daarop uitgeoefen word, verhoog? II. Hipotese Die versnelling van die trollie sal verhoog as die krag wat daarop uitgeoefen word, verhoog word. III. Onafhanklike veranderlike IV. Die toegepaste krag op die voorwerp (dit was voorgestel deur die massa wat hang). Afhanklike veranderlike Die grootte van die versnelling van die voorwerp (dit kan bepaal word deur n tikkerlint). V. Gekontroleerde veranderlike(s) 1. Massa van die stelsel; dit is die massa van die trollie wat gebruik word tesame met die massastukke wat die versnelling veroorsaak. 2. Die helling van die baan 3. Die frekwensie van die tydtikker wat gebruik word. 4. Die wrywing van die sisteem VI. Tabel Resultate verkry in die verifiëring van die verwantskap tussen die krag en die versnelling van die wrywing-gekompenseerde stelsel met n massa van 2 kg. Doc Scientia FISIKA voorbereidingslêer - Graad 12 103
Lesingnommer Massa wat hang (g) Toegepaste krag (N) F = F g F = m g Beginsnelheid (m s -1 ) v i = gem v ΔD v i = Δt Eindsnelheid (m s -1 ) = gem v ΔD = Δt 1 100 0,98 0,33 0,43 0,5 2 200 1,96 0,41 0,61 1,0 3 300 2,94 0,52 0,82 1,5 4 400 3,92 0,58 0,98 2,0 Periode van die tydtikker: 1 T = f 1 = 50 = 0,02 s Versnelling (m s -2 ) - v i a = Δt Beginsnelheid: Eindsnelheid: ΔD ΔD v i = Δt = Δt 0,02 0,026 = 0,06 = 0,06 = 0,33 m s -1 [Drie spasies per interval] = 0,43 m s -1 [Drie spasies per interval] Versnelling: - v i a = Δt 0,43-0,33 = 0,2 = 0,5 m s -2 [Tien spasies vanaf v i tot ] VII. 2,0 Grafiek Die verwantskap tussen die krag en die versnelling van die voorwerp versnelling (m s -2 ) 1,5 1,0 0,5 0 0,98 1,96 2,94 3,92 krag (N) 104 FISIKA voorbereidingslêer - Graad 12 Doc Scientia
VIII. IX. Gradiënt Δy Δa (2-0)m s -2 Vir die grafiek is die gradiënt = Δx = ΔF = (3,92-0)kg m s -2 = 0,51kg -1 1 1 gradiënt = m m = 0,51 = 1,96kg 0,04 akkuraatheid = 2 100 = 2%. Die ondersoek was dus redelik akkuraat. Oppervlakte In die geval van die versnelling-krag grafiek is die oppervlakte onbeduidend en is dus nie van toepassing nie. X. Gevolgtrekking en evaluering Die versnelling van die trollie sal vermeerder as die krag wat daarop uitgeoefen word vergroot word, en die massa van die trollie, die helling van die baan en die frekwensie van die tydtikker konstant gehou word. Oefening A: Bladsy 20 1. Verduidelik wat n hipotese is. n Moontlike antwoord op die wetenskaplike vraag, gebaseer op vorige werk wat geleer is. OF Wat die navorser dink die resultaat op die eksperiment sal wees. Dit behoort op dieselfde wyse as die vraag geformuleer te word. 2 Sandile merk op dat sy koppie koffie voller word as hy suiker byvoeg. Hy beplan n ondersoek om te bepaal hoeveel die koppie voller word. Skryf die volgende vir Sandile se ondersoek neer: 2.1 n Ondersoekende vraag wat toetsbaar is. Hoe sal die volume van die koffie verander as daar meer suiker bygevoeg word? 2.2 Die onafhanklike veranderlike Die hoeveelheid suiker wat bygevoeg word. 2.3 Die afhanklike veranderlike Die volume van die koffie 2.4 Gekontroleerde veranderlike(s) Die volume van die beker Die temperatuur van die koffie 2.5 Konstante(s) Spesifieke warmtekapasiteit van water 3 Bongiwe voer n ballistiese toets uit. Hy voer die toets uit in n oop veld langs n ou myndam vir veiligheidsredes. Bongiwe gebruik n windbuks. (Gauteng, Junie eksamen V1 2012) Bongiwe ondersoek die impak wat die afstand het (afgelê deur die koeël) op die spoed van die windbukskoeël. Hy gebruik n polistireenbal wat aan n dun toutjie vas is, as teiken. Die koeël sit elke keer in die polistireenbal vas nadat dit afgevuur is. Bongiwe vervang elke keer die bal. Die bal en die koeël swaai na regs tot n hoogte h soos aangetoon in die diagram. Die massa van die koeël is 10 g en die massa van die polistireenbal is 50 g. Die eksperiment word herhaal deurdat die afstand vanaf die teiken elke keer met 5 m verleng word tot en met n maksimum afstand van 20 m. Doc Scientia FISIKA voorbereidingslêer - Graad 12 105