Proef 4.2.8 Valt een zwaar voorwerp sneller dan een licht voorwerp?

Benodigdheden:

• Een vel A4-papier
• Boek (kleiner dan A4-formaat)
• Gewichtje van 5 gram

Een bekend denkbeeld waarmee leerlingen in de klas komen is dat zware voorwerpen ‘sneller vallen’ dan lichte voorwerpen. Om aannemelijk te maken dat dat niet waar is en dat alle voorwerpen “even snel vallen” (een gelijke valversnelling ondervinden) als de tegenwerking van de lucht wordt uitgeschakeld, worden in deze proef drie situaties vergeleken:

• Proef 1: De val van een vel A4-papier en van een prop van A4-papier worden vergeleken
• Proef 2: De val van een gewichtje van 5 gram en van een vel en een prop A4-papier (heeft ook een massa van 5 gram) worden vergeleken
• Proef 3: De val van een vel A4-papier dat boven op een boek ligt en uitsteekt wordt vergeleken met de val van een dubbelgevouwen vel A4-papier dat boven op een boek ligt en niet uitsteekt.

Uitwerking proef 3: boek en vel papier

Doe proef 1 en vraag of de prop en het vel papier even snel vallen. De meeste leerlingen zullen zeggen: het vel papier valt langzamer dan de prop. Misschien is er een leerling die zegt ‘dat hangt er vanaf’. Doorvragen: waarvan hangt het dan af?

Kondig daarna aan dat je nog vier proeven gaat doen om te kijken of het vel papier inderdaad langzamer valt dan het boek.

Proef 3a: Houd het boek in de ene en het vel papier in de andere hand en laat beide vallen. Het vel papier valt het langzaamste: het dwarrelt.

Proef 3b: leg het vel papier boven op het boek, houd het geheel boven het hoofd en laat het vallen. Het vel papier lijkt in het begin van de val op het boek te blijven ‘kleven’, maar ‘wappert’ daarna van het boek af. Bespreek het eraf waaien: hoort dat erbij [nee] of moeten we het eraf waaien voorkomen [ja]?

Proef 3c:

1. stel dat ik het vel papier aan het boek vast maak. Zal het papier het boek dan een beetje afremmen?
2. Stel dat ik het boek zwaarder maak. Zal het dan sneller vallen?

Ik vouw het vel papier dubbel en ik doe het in het boek, zodat het vel niet uitsteekt. Ik laat het geheel vallen. Discussie: Gaat het dan sneller vallen omdat het zwaarder is geworden? Of gaat het dan langzamer vallen omdat het lichte vel papier het zware boek een beetje afremt?

Conclusie: dat vel maakt voor de snelheid van het vallen niet uit. Het vel moet niet uitsteken, want dan remt de wind het boek meer af.

Proef 3d: Dan wil ik toch weten of het vel papier even snel valt als het boek, ook als het er niet in zit. Daarom leg ik het dubbelgevouwen papier bovenop het boek. Ik laat boek met het dubbelgevouwen vel nu vallen. Zo blijkt: het boek en het vel vallen even snel.

Conclusie: lichte en zware dingen vallen even snel, als ze geen ‘wind’ ondervinden. Zoals in vacuum.