Kinematica in één dimensie

Lesverloop

1. 1

   Stap 1: Voorbereiding

   Maak voor elke leerling een kopie van de werkkaarten.

   Begrippen

   Snelheid – De snelheid van een voorwerp in een bepaalde richting.

   Versnelling – De mate waarin de snelheid van een voorwerp verandert (sneller of langzamer wordt).

   Zwaartekracht – Een kracht die voorwerpen naar het middelpunt van een massa trekt.

2. 2

   Stap 2: Introductie

   Houd een kleine bal omhoog en vraag de leerlingen te beschrijven wat er met de bal gebeurt als je hem loslaat. Hebben de leerlingen wat extra hulp nodig? Stel dan de volgende vragen:

   • Wat is de snelheid van de bal op het moment dat je hem loslaat?
   • Blijft de snelheid van de bal gelijk of versnelt de bal?
   • Waardoor versnelt de bal?
   • Hoe kunnen we de totale afstand bepalen die de bal is gevallen?
   • Hoe kunnen we bepalen hoelang de bal erover doet om te vallen?

   Bespreek in ieder geval de volgende belangrijke punten:

   • Er is een beginsnelheid (vi) en een eindsnelheid (vf).
   • Op het moment dat je de bal loslaat, is vi = 0.
   • Snelheid kan in de loop van de tijd veranderen. Deze verandering heet versnelling en kan positief of negatief zijn.
   • De versnelling in deze demonstratie wordt veroorzaakt door de zwaartekracht.

   Verplaatsing is de verandering van de positie van een voorwerp. Bij deze rechtlijnige val zonder richtingsverandering is de grootte van de verplaatsing gelijk aan de afgelegde afstand. Die afstand kun je meten met een hulpmiddel zoals Ari. Voor deze val nemen we een constante versnelling aan. Dan kun je de verplaatsing berekenen met de volgende formule:

   d = (vi + vf) / 2 x t

   d = verplaatsing; vi = beginsnelheid

   t = tijd; vf = eindsnelheid

   Als we de beginsnelheid, eindsnelheid en verplaatsing kennen, kunnen we ook de versnelling van het voorwerp berekenen.

   a = (vf – vi) / t

3. 3

   Activiteit 1

   Stap 3: Activiteit 1 – De eindsnelheid berekenen

   In deze activiteit gebruiken de leerlingen Ari om de verplaatsing van een bal te meten. Daarna meten ze hoelang het duurt voordat de bal de vloer raakt. Daarmee berekenen ze de eindsnelheid op het moment dat de bal de vloer raakt.

   Verdeel de leerlingen in groepen. Elke groep heeft een eigen Ari, een stopwatch en een bal nodig.

   Voor het experiment laten de leerlingen de bal vallen. Een grotere verplaatsing levert een nauwkeurigere berekening op. Zorg er wel voor dat de leerlingen de veiligheidsvoorschriften volgen, ongeacht hoe je het experiment organiseert.

   Voordat de leerlingen de bal laten vallen, meten ze de verplaatsing met Ari. Ze noteren deze waarde in meters op hun werkkaart.

   Als de verplaatsing is gemeten, kan het experiment beginnen. Eén leerling laat de bal los. Een andere leerling start de stopwatch zodra de bal wordt losgelaten en stopt deze zodra de bal de vloer raakt.

   Laat de leerlingen de valproef nog twee keer herhalen en het gemiddelde van de drie metingen berekenen.

   De leerlingen hebben nu alle gegevens die nodig zijn om de eindsnelheid te berekenen. Ze kunnen de formule voor verplaatsing als volgt omschrijven om vf te berekenen:

   d = [(vi + vf) / 2] x t

   vf = 2d / t – vi

   Let op: De beginsnelheid, vi, is 0 m/s.

4. 4

   Activiteit 2

   Stap 4: Activiteit 2 – De valversnelling berekenen

   De leerlingen hebben nu waarden voor de tijd, de beginsnelheid en de eindsnelheid. Met deze waarden kunnen ze de versnelling berekenen.

   Laat de leerlingen met de formule voor versnelling de valversnelling berekenen.

   De waarde die de leerlingen hebben bepaald, zou dicht bij de valversnelling moeten liggen. De valversnelling is

   g = 9,81 m/s^2

   Laat de leerlingen hun experimenteel bepaalde waarde vergelijken met de valversnelling en de procentuele afwijking berekenen.

5. 5

   Stap 5: Afsluitkaart

   Laat de leerlingen de afsluitkaart op de laatste pagina van hun werkkaart invullen en inleveren.