Showdefysica demo 12, Archimedes: een gat in het water

Meestal resulteert een demonstratie van de wet van Archimedes in de magische formule ‘De opwaartse kracht is gelijk aan het gewicht van het verplaatste water’ en wordt die uit het hoofd geleerd. Waardoor een zware metalen boot kan drijven, blijft een mysterie. De vraag waardoor een opwaartse kracht ontstaat blijft onbeantwoord en wordt zelfs niet gesteld: het is gewoon wat water doet.

Zou het niet veel beter zijn te beginnen met wat er gebeurt als je een gat maakt in water? Bijvoorbeeld, neem een heel licht plastic bekertje en zet het bovenop het wateroppervlak in een bak. Duw het in het water ... het water duwt terug. Duw wat meer en het water duwt harder terug.

De beschrijving van deze demo staat in het boek Showdefysica.

Commentaar en tips van tester Linda Kemp bij gebruik van de demo in de bovenbouw havo/vwo

1. Ik heb deze demo laten zien in 4 havo, bij het onderwerp Krachten. Hij heeft mij ongeveer 15 minuten gekost, mede doordat ik hulp had van een leerling. Het is vrij lastig deze proef alleen uit te voeren.
2. Bij de ingrediënten zou je inkt of voedselkleurstof kunnen toevoegen om het water dat je in het bekertje giet zichtbaar te maken voor de leerlingen.
3. Bij de voorbereiding heb ik één van de leerlingen gevraagd of hij mijn assistent wilde zijn, omdat tekenen en duwen tegelijk een beetje lastig is. Hierdoor kon de leerling zijn ervaringen delen met de klas, wat erg positief uitpakte.
4. Ik heb de markering met een watervaste stift gemaakt aan de binnenkant van het bekertje, zodat hij niet verdwijnt door het water.
5. Ik heb de leerlingen laten voorspellen wat er met het bekertje zou gebeuren en wat de gevolgen zijn van de acties die we gaan ondernemen. Na elk onderzoekje heb ik de leerlingen gevraagd of ze het verschijnsel konden verklaren.
6. Door de afmetingen van het metalen blokje blijft het bekertje niet stabiel drijven. Hierdoor zul je nog steeds het bekertje vast moeten blijven houden omdat het anders omvalt. Is hier misschien nog een oplossing voor te bedenken?
7. Deze demonstratieproef heb ik geïntroduceerd na de paragrafen over krachten en hun eigenschappen, en het samenstellen van krachten. De leerlingen hebben dus al geleerd hoe je krachten bij elkaar optelt en hoe je de resulterende kracht bepaalt als de werklijnen van de krachten samenvallen. Doordat ik deze demonstratieproef midden in het hoofdstuk heb toegepast, zal het verschijnsel ‘dichtheid’ niet zo snel aan de orde komen, maar via de krachten die hierbij een rol spelen, zal ‘drukverschil’ echter sneller aan bod komen.
8. De leerlingen vonden de demonstratie leuk, hij riep niet zo veel vragen op als het waarschijnlijk zou doen bij een basisschool en/of onderbouwklas, maar in deze klas was hij zeer geschikt om de leerlingen de geleerde stof een context te geven. De link leggen naar schepen is erg leuk en daar heb ik dankbaar gebruik van gemaakt.
9. Doordat je deze demonstratie hebt gedaan, kun je op het gebied van schepen natuurlijk ook nog verder onderzoek doen. In mijn geval zijn we hierna verder gegaan met de theorie over het ontbinden van krachten. Ook hierbij kon soms worden terugverwezen naar de demo.