Proef 3.2a Massa en materiaal

12 juni

Deze proef is een eerste opstap naar het begrip dichtheid, wat door leelringen vaak als moeilijk ervaren wordt.

Proef 3.2a Massa en materiaal

Demonstratieproef bij Natuurkunde voor Nu en Straks 1m (cd), par. 3.2 Massa en volume.

Voor deze proef heeft u nodig uit de leskist ‘algemeen’:

  • De balans met massa-sets op drager (250 g)
  • Zes cilinders (hoogte 30 mm; straal 10 mm) van verschillende metalen.

Doel van de proef: de leerlingen ervaren (als stap naar het begrip dichtheid) dat metalen voorwerpen van gelijk volume verschillende massa’s kunnen hebben, afhankelijk van de soort metaal.

Uitvoering: Laat de zes cilinders zien aan de klas en benoem het metaal waarvan ze gemaakt zijn. Zie de onderkant, waar van de vijf ‘zuivere’ metalen de chemische ‘naam’ staat: Fe = ijzer, Al = aluminium, Cu = koper, Pb = lood, Sn = tin. Er is één legering (mengsel van koper en tin): Br = brons. Let op, de ijzeren cilinder is vettig, om roesten tegen te gaan.

Richt de aandacht op het volume van de cilinders (‘wat valt je op aan deze cilinders?’ ‘Even groot, wat bedoel je daarmee?’ ‘Niet alleen even hoog, maar ook even dik’. Dus gelijke volumes.)

Vraag een leerling de cilinders door ‘met de hand te wegen’ op volgorde van ‘licht’ (kleine massa) naar ‘zwaar’ (grote massa) te zetten. De massa’s van de cilinders Fe, Sn, Br liggen erg dicht bij elkaar. Laat een tweede leerling door te voelen nagaan of hij/zij het eens is met de volgorde. Noteer de volgorde(s) op het bord.

Nodig nu verschillende leerlingen achtereenvolgens uit met de balans de massa van een cilinder te bepalen. Laat de resultaten op het bord schrijven. Dan blijkt de juiste volgorde te zijn:

Licht Al, Sn, Fe, Br, Cu, Pb zwaar

Zoals te verwachten valt zit de massa van de bronzen cilinder tussen die van tin en koper in.

Conclusie: om na te gaan welk metaal ‘het lichtste’ of ‘het zwaarste’ is moet je eerlijk vergelijken: de te vergelijken stukken metaal moeten ‘even groot’ zijn. Dat is: een gelijk volume hebben.

Het resultaat van de metingen zijn in het volgende hoofdstuk (H4) te gebruiken voor het bepalen van de dichtheden van de verschillende metalen. Gebruik daarbij het volume van de cilinders:

Vcilinder = Acirkelh = πr2h

                           = 3,14.102.30 = 9420 mm3 = 9,4 cm3 (iets minder vanwege het gaatje in de cilinders).

Leswerk