De wet van Archimedes

De wet van Archimedes

Met dit pictogram maak je een foto van de pagina. Door het pictogram aan te klikken komt de foto in je verslag te staan.

IntroductieWerkboek en foto’s

De foto-knop wordt gebruikt om het scherm vast te leggen.

Met de werkboek-knop worden foto’s en tekst vastgelegd in het werkboek van de Spark.

De keuze-knop wordt gebruikt om je verslag te exporteren of af te drukken.

Opmerking: je kan een foto maken van de eerste pagina van je werkboek en dit dan als voorblad van je verslag gebruiken.

De wet van Archimedes

VraagstellingWelke kracht zorgt ervoor dat sommige dingen blijven drijven en andere zinken?

De wet van Archimedes

AchtergrondArchimedes leefde van 287 tot 211 v.C. in de Griekse stad Syracuse op het eiland Siciliё. Hij wordt als één van de grootste wiskundigen aller tijden beschouwd. Hoewel er vele afbeeldingen van hem bestaan, laten ze geen van alle zien hoe hij er echt uitzag. Zijn belangrijkste ontdekking, ook nu nog van groot belang, is dat een voorwerp, dat in een vloeistof wordt ondergedompeld een hoeveelheid vloeistof verplaatst die gelijk is aan het volume van het voorwerp.

De wet van Archimedes

AchtergrondWe zullen het pad dat Archimedes baande, volgen en onderzoeken wat er gebeurt met een in vloeistof ondergedompelde voorwerp. Ook zullen we het verschil gaan bepalen tussen voorwerpen die drijven en zinken.

De wet van Archimedes

Verzamel al deze materialen alvorens met het experiment te beginnen• Krachtsensor• Beker met overloop• 2 Kopjes • Draad• Statief• Haakse statiefklem• Korte statief staaf • Voorwerp om onder te dompelen• Water• Lineaal• Weegschaal (1 per klas)

Materialen en benodigdheden

Opmerking: de maatcilinder op de foto wordt hier niet gebruikt.

C. Laat zien dat de verandering in krachten gelijk is aan het gewicht van de verplaatste vloeistof.

D. Meet de kracht, die op een voorwerp wordt uitgeoefend.

Opmerking: deze stap wordt 2 maal toegepast.

A. Bereken de kracht die op de verplaatste hoeveelheid water door de zwaartekracht wordt uitgeoefend (in Newton N).

B. Dompel een voorwerp helemaal onder in water en vang het overlopende water op.

Zet in de juiste volgorde De stappen links maken deel uit van dit practicum. Ze staan echter niet in de juiste volgorde. Zet alle stappen in de juiste volgorde en maak er een foto van.

De wet van Archimedes

Opstelling1. Hang de krachtsensor met het korte staafje aan

het statief

2. Verbind de krachtsensor met de Spark

3. Druk op de calibratieknop op de krachtsensor om deze op nul te zetten

4. Plaats de overloopkan onder de krachtsensor

5. Bind aan het voorwerp een stuk koord lang genoeg om het mogelijk te maken het voorwerp helemaal in de vloeistof in de beker onder te dompelen, als hij vanaf de krachtsensor neergelaten wordt

De wet van Archimedes

Opstelling6. Zet een droog kopje onder het tuitje van de

overloopbeker

7. Vul de overloopbeker met water tot aan de rand

Let op: om de overloopbeker tot de rand te vullen, overvul je hem eerst zodat het water uit het tuitje loopt. Als het tuitje uitgedruppeld is is de overloop beker zo vol mogelijk. Gooi nu het opvangkopje leeg en zorg dat deze weer helemaal droog is.

OpstellingVr.1: Waarom is het van belang om de

overloopbeker helemaal vol te maken, zodat het water uit het tuitje loopt?

a) Om er zeker van te zijn dat we al het water, dat door de massa wordt verplaatst, opvangen.

b) Om de verdunning zo groot mogelijk te maken.

c) Om er zeker van te zijn dat we de minimale hoeveelheid water opvangen.

d) Om ervoor te zorgen dat we de beker niet helemaal hoeven bij te vullen.

Maak je keuze en neem een foto van deze pagina voor in je werkboek.

Meten1. Gebruik een weegschaal om

de massa van het kopje te bepalen.

2. Schrijf de massa op in de tabel links.

*Gegevens invoeren: 1. Druk op om het palet te

openen.2. Druk op selecteer

vervolgens een cel in de lijst. Deze zal geel oplichten.

3. Druk op om het toetsenbord scherm te openen.

Meten3. Bepaal de massa van het

voorwerp dat je gaat onderdompelen in kg.

4. Noteer de massa van het voorwerp in de tabel links.

*Gegevens invoeren: 1. Druk op om het palet te

openen.2. Druk op selecteer

vervolgens een cel in de lijst. Deze zal geel oplichten.

3. Druk op om het toetsenbord scherm te openen.

Meten5. Meet met een liniaal de

afmetingen van het voorwerp en bepaal het volume.

6. Noteer het volume in de tabel links.

*gegevens invoeren: 1. Druk op om het palet te

openen.2. Druk op selecteer

vervolgens een cel in de lijst. Deze zal geel oplichten.

3. Druk op om het toetsenbord scherm te openen.

MetenVr.2: Waarom is het belangrijk om de massa van het

kopje te weten?

a) Om er zeker van te zijn dat het kopje niet te zwaar voor het experiment is.

b) Om er zeker van te zijn dat kopjes een gelijke massa hebben.

c) Om het volume van het kopje te berekenen.

d) Om een nauwkeurige maat van het verplaatste water te kunnen krijgen.

Maak je keuze en neem een foto van deze pagina voor in je werkboek.

De wet van Archimedes

7. Hang het voorwerp met het koordje aan de krachtsensor. Let erop dat het voorwerp geheel stil hangt voor je met de meting begint.

8. Als het voorwerp nog niet in het water is druk je op om de meting te beginnen.

9. Druk op om de begin kracht op het voorwerp vast te leggen.

Meten

De wet van Archimedes

Meten10.Draai de schroef van de statiefklem voorzichtig los en

laat het voorwerp langzaam in het water zakken. Het water moet nu uit het tuitje lopen in het lege kopje.

11.Zet de schroef weer vast zodat het voorwerp geheel onder water is maar de bodem niet raakt.

Let op: als er geen water uit het tuitje komt kan het zijn dat je het tuitje vrij moet maken. Soms vormt zich over de opening een soort vel, dat door de oppervlaktespanning sterk genoeg is om het water tegen te houden. Je moet dan eerst het voorwerp weer omhoog halen en dan zachtjes het tuitje doorblazen.

De wet van Archimedes

12.Druk wanneer het voorwerp helemaal onder water zit weer op om de nieuwe kracht vast te leggen.

13.Druk op om de meting te stoppen.

Meten

Meten14. Gebruik een weegschaal

om de massa van het kopje met het opgevangen water te bepalen.

15. Noteer de gevonden waarde in de tabel *.

*Gegevens invoeren: 1. Druk op om het palet te

openen.2. Druk op selecteer

vervolgens een cel in de lijst . Deze zal geel oplichten.

3. Druk op om het toetsen bord scherm te openen.

De wet van Archimedes

AnalyserenAls de massa niet, maar de kracht op het voorwerp wel verandert als het wordt ondergedompeld, dan moet er een tweede kracht in het spel zijn. Deze kracht is de opwaartse kracht. De kracht op het onder- gedompelde voorwerp is de resultante van de opwaartse- en de zwaartekracht.

Mg Resultante

Opwaartse kracht

De wet van Archimedes

AnalyserenDe twee tabellen op de volgende pagina (21) gebruik je om de vragen op pagina 22 en 23 te beantwoorden. Blader er naar terug om alle meetwaarden van deze proef terug te vinden.

Analyseren1. Bereken de massa van het

verplaatste water door de massa van het kopje af te trekken van de massa van het kopje plus water en noteer de uitkomst hieronder.

2. Bereken het gewicht van water in Newton, door de massa van het water te vermenigvuldigen met de versnelling van de zwaartekracht (9.81 m/s2).

3. Bereken de opwaartse kracht door de kracht onder gedompeld in het water af te trekken van de zwaartekracht.

Analyseren4. Vergelijk de massa van het

voorwerp en de massa van het verplaatste water met elkaar en vul de uitkomst hieronder in.

5. Vergelijk het volume van het voorwerp met de massa van het verplaatste water.

6. Vergelijk de opwaartse kracht van het voorwerp met het gewicht van het verplaatste water en neem dan een foto van deze pagina.

De wet van Archimedes

Samenvatting1. Wat zou er met het ondergedompelde voorwerp gebeuren als de opwaartse

kracht groter was dan de zwaartekracht op het voorwerp?

De wet van Archimedes

Samenvatting2. Stel je voor: iemand ligt in een diep zwembad. Wat zou er met hem of haar

gebeuren:

a) Als men de lucht uit de longen liet ontsnappen? Waarom?

b) Als men een diepe ademteug nam en die vasthield? Waarom?

Maak je keuze en neem een foto van deze pagina.

Meerkeuze vraag 1. Een volledig ondergedompeld voorwerp

verplaatst zijn eigen _________________.

a) Dichtheid van de vloeistof

b) Gewicht van het voorwerp

c) Volume

d) Massa

Maak je keuze en neem een foto van deze pagina.

Meerkeuze vraag2. Wat is de opwaartse kracht van een schip van 20

ton dat op zee drijft?

a) 20 ton

b) Minder dan 20 ton

c) Meer dan 20 ton

d) Dat hangt af van de dichtheid van het zeewater

Meerkeuze vraag3. Een kreeft klimt op een keukenweegschaal die op

de zeebodem staat. In vergelijking met zijn gewicht boven water, zal zijn onderwater gewicht ________________.

a) Minder zijn

b) Hetzelfde blijven

c) Meer zijn

d) Dat hangt af van de dichtheid van het zeewater

Maak je keuze en maak een foto van deze pagina.

De wet van Archimedes

GefeliciteerdJe hebt je onderzoek klaar.Volg de instructies van de docent om alles op te ruimen en de resultaten van het onderzoek door te geven.

De wet van Archimedes

NaslagAlle illustraties zijn afkomstig uit PASCO documentatie, clip art uit het publieke domein, of Wikimedia:

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:ALVIN_submersible.jpghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Auftrieb_Archimedes_1.svghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:041108-N-0780F-066.jpghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Canada_Goose_Lake_Union.JPGhttp://www.freeclipartnow.com/office/paper-shredder.jpg.html