1M hoofdstuk 13: Opwaartse kracht

12 juni

We hebben er naar gestreefd bij iedere paragraaf van Natuurkunde voor nu en straks een demonstratieproef te maken, soms aangevuld met een leerlingenproef. De opbouw van dit Proevenboek volgt de opbouw van het leerboek. De docent kan selecteren welke proeven hij/zij zinvol vindt en voor hem/haar uitvoerbaar zijn. Het is dus niet nodig dat een docent alle proeven uit deze publicatie in de klas uitvoert. Maar we bevelen wel aan zoveel mogelijk proeven uit te voeren. Bij een aantal proeven is een filmpje geplaatst met een voorbeeld hoe je de proef kunt uitvoeren en vaak ook een filmpje met praktische en didactische aanwijzingen.

1M hoofdstuk 13 Opwaartse kracht

Proef M1 13.1a Gewicht onder water

Je weet wel dat je je lichter voelt in water dan boven water. Je gewicht onder water is kleiner dan erboven. Zou dat ook gelden voor een blokje dat je onder water dompelt?

Het doel van deze proef is te laten zien dat een voorwerp dat in water is ondergedompeld, een opwaartse kracht ondervindt volgens de Wet van Archimedes.

Je laat zien dat de krachtmeter waar het blokje aan hangt, een kleiner gewicht aangeeft als het blokje in het water hangt dan wanneer het blokje zich boven water bevindt. Je trekt de conclusie dat het blokje onder water een opwaartse kracht ondervindt. Je laat bovendien zien dat twee blokjes met gelijk volume dezelfde opwaartse kracht in water ondervinden. Dat leidt tot de conclusie dat de opwaartse kracht niet afhangt van de soort stof van het blokje, maar van het volume dat ondergedompeld is.

Een mogelijke uitvoering is uitgewerkt in het volgende filmpje.

De aanwijzingen voor de docent bij deze demonstratieproef staat in het volgende filmpje.

 

Proef M1 13.1b Het emmertje van ‘s Gravesande

Het doel van deze proef is te laten zien dat de opwaartse kracht op een ondergedompeld voorwerp gelijk is aan het volume van het verplaatste water.

Daarvoor heb je een blokje nodig dat precies in een ‘emmertje’ past. Dat kun je makkelijk zelf maken! Kies als emmertje een cupje van plastic. Vul dit ‘emmertje’ met cement en zorg daarbij voor een ijzerdraadje waaraan je het blokje kunt ophangen. Strijk het cement precies bij de bovenkant van het emmertje vlak af. Laat het cement uitharden en neem het daarna uit het emmertje.

Maak aan het emmertje met ijzerdraad een hengsel, zodat het aan de krachtmeter kan worden opgehangen. Steek ook een ijzerdraad door de bodem van het emmertje waaraan je het blokje cement kunt hangen.

Zie voor de uitvoering van de proef in een klas in Suriname hier [link naar video van Wanita]

Proef M1 13.2 Hoe kan een geladen schip blijven drijven?

Doel van de proef is dat leerlingen kunnen aangeven dat een schip blijft drijven omdat het gewicht van de hoeveelheid verplaatste water als hij drijft door zijn holle vorm even groot is als zijn gewicht.

Deze proef laat zien dat het waterpeil in een ‘rivier’(= bekerglas) stijgt als er een ‘schip met lading’ (bijvoorbeeld een kleiner bekerglas met een blokje) in wordt gezet. Vervolgens wordt het bekerglas ondergeduwd. Veel leerlingen verwachten dat het waterpeil daardoor zal stijgen, maar het omgekeerde is het geval: het waterpeil is door het zinken gedaald. Want de opwaartse kracht op een drijvend schip (en daarmee de waterverplaatsing) is kleiner dan de opwaartse kracht op een gezonken schip.

[Foto’s  drijvend en gezonken schip]

Bij de uitvoering van deze proef die hier te vinden is, wordt gebruik gemaakt van de werkvorm ‘predict observe explain’.Er zijn ook aanwijzingen bij deze proef.

Context: het tonnage van een schip is de maximale waterverplaatsing van een geladen schip in ton (= 1000 kg of 1 m3 zoet water). Het tonnage bestaan uit twee delen: het ledig schip tonnage: het gewicht van het schip, zonder lading, brandstof, passagiers en dergelijke. En het draagvermogen: de maximale waterverplaatsing verminderd met het ledig schip tonnage.

Leswerk