Natuur en Techniek Les 6

Les 25 Licht en kleur Les 26 Lichtbreking Les 27 Geluid Pauze Les 28 Krachten Les 29 Meten en waarnemen Les 30 Ons zonnestelsel Vragen Uitloop mogelijk

Lichtbreking Een lichtstraal verandert van richting bij een overgang in medium, precies op het grensvlak. De verandering ontstaat door een verschil in dichtheid. Door stoffen met een grotere dichtheid gaat het licht langzamer.

Wetten van lichtbreking Als het licht loodrecht op het oppervlak van een andere stof valt, buigt het niet af, maar reist het rechtdoor. Deze rechtdoorgaande lijn noemen we 'de normaal'. De normaal wordt vaak gebruikt als hulplijn in tekeningen om de breking van licht te berekenen. Is de invalshoek groot, dan zal de brekingshoek ook relatief groot zijn. Bij een kleine invalshoek is de brekingshoek kleiner. 

Wetten van lichtbreking (2) Wanneer lichtstralen van een minder dichte stof naar een dichtere stof overgaan (bijvoorbeeld van lucht naar water), breken ze naar de normaal toe. Als ze van een dichtere stof overgaan naar een minder dichte stof (van water naar lucht), dan breken ze van de normaal af. Is het verschil in dichtheid tussen de twee stoffen groot, dan zal de brekingshoek ook groot zijn. Bij een klein verschil in dichtheid is de brekingshoek klein.

Bolle lenzen Bolle lenzen vergroten het beeld. Brandpunt Bolle lenzen vergroten het beeld. Brandpuntsafstand (f) = afstand tussen midden van de lens en het brandpunt (F). Voorwerp (V) op voorwerpsafstand (v) Beeld (B) op beeldafstand (b) Vergrotingsfactor (N) berekenen = b/v

Holle lenzen Bij een holle lens verkleint het beeld. Er is geen echt brandpunt, dit ligt voor de lens. De lichtstralen buigen van elkaar af.

http://www. bioplek. org/animaties/oog/accomodatie_bijziend_verziend http://www.bioplek.org/animaties/oog/accomodatie_bijziend_verziend.html

Lichtbreking door een prisma Wit licht bestaat uit alle kleuren bij elkaar. Omdat kleuren een andere golflengte hebben breken deze anders en worden de kleuren van elkaar gescheiden. Bij een prisma wordt licht op twee vlakken gebroken en ontstaat een regenboog aan kleuren.

Regenboog Een regenboog ontstaat als het zonlicht breekt door het water van regendruppels. Het zien van de regenboog is afhankelijk van de plek van de zon en van jou.

Het ontstaan van geluid Geluid is een trilling. Een geluidsbron beweegt waardoor de lucht er omheen in beweging wordt gezet. De lucht trilt en als de trillende lucht je oor bereikt kun je een geluid waarnemen. De lucht geeft de trilling door, dit noemen we medium (tussenstof). Dit zou ook water kunnen zijn. Zonder tussenstof kunnen trillingen zich niet voortbewegen. Geluidsbronnen zijn trillende voorwerpen: stembanden, instrumenten, luidsprekers

Geluid in golven De trillingen van een geluid worden aangegeven als golven. De trillingen kunnen door een microfoon worden omgezet in een elektrisch signaal. De oscilloscoop gebruikt dit signaal om het geluid weer te geven in een diagram. Dan is er een golf- beweging te zien

Toonhoogte De hoogte van een toon is afhankelijk van het aantal trillingen per seconde. Meer trillingen  hogere toon Frequentie = aantal trillingen per seconde in Hertz (Hz) 70 Hz betekend, deze geluidsbron geeft 70 trillingen per seconde af. Bij instrumenten wordt de toonhoogte geregeld door de lengte van het trilmedium (snaar, luchtkolom, stembanden) Niet elke toonhoogte kunnen wij horen. Dit is soort afhankelijk en heeft te maken met het vermogen van de oren. Mensen kunnen ongeveer tussen de 20 en 20.000 Hz horen.

Geluidssnelheid De geluidssnelheid is de snelheid van de trillingen. Geluid kan zich verplaatsen door een tussenstof (medium) en de snelheid is afhankelijk van het medium. In lucht kan geluid zich sneller verplaatsen dan in vloeistof.

Geluidssterkte De sterkte van een geluid wordt weergegeven door de amplitude(uitslag) van de geluidsgolf. Harder geluid  grotere amplitude. De geluidssterkte wordt gemeten in decibel (dB) Tot 80 dB is onschadelijk, hoger noemen we geluidshinder.

Geluidssterkte dB Beleving Voorbeeld 10 Net hoorbaar Vallend blaadje 20 Fluisteren op 1,5 m afstand 30 Erg stil Stille slaapkamer 40 Stil Zacht geroezemoes in de klas 50 Rustig Het geluid in het bos 60 Vervelend Centrifuge 70 Storend Loeiende stofzuiger in je kamer 75 Erg storend Druk café 80 Hinderlijk Fluitketel 85 Erg hinderlijk Rookmelder 90 Schadelijk Van dichtbij in oor schreeuwen 100 iPod voluit spelend 120   Sirene 140 Pijngrens

Gehoorbeschadiging De gehoorcellen in je oor kunnen beschadigd worden door ze bloot te stellen aan te hard geluid of te lang aan geluid. Om gehoorbeschadiging tegen te gaan worden gehoorbeschermers gebruikt.

Soorten krachten Zwaartekracht: de aantrekkingskracht van de aarde op een object Wrijvingskracht: een weerstandskracht door twee objecten tegen elkaar aan Veerkracht: de kracht dat het object in zijn oorspronkelijke vorm terugkeert naar indrukken of uittrekken Magnetische kracht: aantrekken of afstoten door statische elektriciteit Elektrische kracht: de kracht van geladen deeltjes Trekkracht en duwkracht: een kracht die het object een bepaalde richting op stuurt Opwaartse kracht: drijfkracht van objecten met een kleine dichtheid ten opzicht van vloeistoffen

Voorbeeld 1 Zwaartekracht 2 Gewicht 3 Luchtweerstand 4 Elektrische kracht 5 Wrijvingskracht Alle krachten samen zorgen voor beweging. Afhankelijke van de grootte van de kracht is de beweging naar voren of naar achter. Bij stilstand is de som van alle krachten nul.

Krachten tekenen Kracht (F) Zwaartekracht (Fz) Wrijvingskracht (Fw) De grootte van de kracht wordt weergegeven door de grootte van de pijl De richting van de kracht is te zien aan de richting van de pijl Het aangrijpingspunt van de kracht is waar de kracht vandaan komt.

Resulterende krachten Resulterende kracht = alle krachten bij elkaar Stilstaand = resulterende kracht is 0 Versnellen = voorwaartse kracht is groter Vertragen = achterwaartse kracht is groter Constante snelheid = resulterende kracht is 0

Resulterende kracht weergegeven De resulterende kracht van een voorwerp is te zien in de snelheid (v) of beweging Snelheid is de afstand(s) ten opzichte van de tijd Snelheid in diagram

Afstand (s) in diagram

Druk De kracht die een object heeft ten opzichte van een ander object Kracht wordt aangegeven in Newton (N) Druk wordt aangegeven in Kracht per oppervlakte Druk = Kracht / oppervlakte Bijvoorbeeld 1 tegel van 10 x 10 cm (100cm³) drukt met een kracht van 50 N op een tafel. Wat is de druk? Druk = 50 N / 100 cm³ = 0,5 N/cm³

Krachten op vloeistoffen De opwaartse kracht en de zwaartekracht hebben invloed op een object in een vloeistof Zinken: zwaartekracht > opwaartse kracht Zweven: zwaartekracht = opwaartse kracht Drijven: zwaartekracht < Opwaartse kracht Opwaartse kracht is afhankelijk van de dichtheid van het voorwerp en de dichtheid van de vloeistof.

Beïnvloeden van krachten Hoe kleiner de kracht, hoe groter de afstand Hefboom Katrol/takel Bijvoorbeeld een krik, tang, hamer, breekijzer, steekwagen en steek/ringsleutel Bijvoorbeeld bij zeilen en om op te takelen Krachten worden verdeelt over meerdere touwen

Krachten overbrengen De ene kracht kun je omzetten in een kracht in een andere beweging Bij hefbomen en katrollen Ook bij tandwielen wordt kracht overgedragen. Indirect verbonden tandwielen draaien in dezelfde richting (draairichting). Direct verbonden tandwielen draaien en tegenovergestelde richting

Stevigheid en stabiliteit Bij het ontwerpen van producten worden verschillende technieken gebruikt om de stevigheid en stabiliteit te bevorderen. Profiel, patroon van een object: bijvoorbeeld in auto banden waarbij wrijvingskracht wordt vergroot Verband, patroon is opbouw: bijvoorbeeld een patroon in stenen waarbij de druk wordt verdeeld Driehoekconstructie: het gewicht wordt verdeeld over een brede basis, soms door bogen. Bijvoorbeeld in bruggen.

Verbindingen Verbindingen tussen stoffen of in producten zijn afhankelijk van de functie van het object. Permanente verbindingen: bijvoorbeeld lassen, lijmen, schroeven Beweegbare verbindingen: scharnier Los-vast-verbindingen: ritssluiting, klittenband

Elektriciteit in huis Apparaten in huis gebruiken energie; waterkoker, (af)wasmachine, koffiemachine, televisie enz. Plasma-tv 235 watt. Dit betekend dat de tv 235 watt per uur gebruikt. In de meterkast staat een kWh-meter. Deze meet de hoeveelheid Watt die in het huis gebruikt wordt. Alle apparaten zijn aangesloten op de bedrading in huis, de bedrading en aansluitingen worden ook wel huisinstallatie genoemd.

Vermogen Vermogen is wat een apparaat gebruikt per uur Energieverbruik (E el) = vermogen (P) x tijd (t)

Energierekening berekenen In één dag heb je 2 uur tv(235W) gekeken, 0,5 uur stofgezogen(1000W), 1 uur wasmachine(500 W), 3,5 uur lampen (totaal 60 W) 2 uur vaatwasser (2500W) 24 uur CV-ketel (24kW) Wat heb je verbruikt op 1 dag? De energieprijs is 23 cent per kWh. Wat is de energierekening?

Energierekening berekenen In één week heb je 2 uur tv(235W) gekeken, 470 Wh = 0,47 kWh 0,5 uur stofgezogen(1000W), 500 Wh = 0,5 kWh 1 uur wasmachine(500 W), 500 Wh = 0,5 kWh 3,5 uur lampen (totaal 60 W) 210 Wh = 0,21 kWh 2 uur vaatwasser (2500W) 5000Wh = 5 kWh 6 uur CV-ketel (24kW) 144 kWh Wat heb je verbruikt op 1 dag? 150,68 kWh De energieprijs is 23 cent per kWh. Wat is de energierekening in deze week? 150,68 x 0,23 = €34,66

Veiligheid in elektriciteit Aardlekschakelaar: apparaat dat de energie aan het begin en het eind van de stroomkring meet. Dit moet gelijk zijn, anders ‘lekt’ er energie en kan er kortsluiting ontstaan. Als de aardlekschakelaar een verschil meet, schakelt het direct de stroomtoevoer uit. Randaarde: Een apparaat/stopcontact met een extra contact punt met de aarde. Bij het lekken van stroom kan de energie via de randaarde lopen en niet via een persoon. Zekeringen: Voorkomt een te grote stroom aan- of afvoer waardoor draden niet kunnen smelten.

Regelsystemen Sensor meet Invoer Signaal van sensor wordt verwerkt Verwerking Op basis van signaal gaat apparaat aan of uit. Uitvoer Terugkoppeling (feedback) Als het behaalde resultaat goed is gaat het apparaat weer uit. Veel systemen in ons huis regelen zelf het energieverbruik, bijvoorbeeld de thermostaat, cv-ketel, alarmsysteem.

Zonnestelsel Ster; geven licht door hitte Zon; grootste ster Aarde; planeet Maan; ronddraaiende planeet om een planeet Planeten; weerkaatsen licht Sterrenstelsel; groep sterren en planeten Zonnestelsel; groep sterren en planeten die samen om één zon draaien Melkweg; vele zonnestelsel bij elkaar

Ons zonnestelsel

Ons zonnestelsel Alle planeten draaien in banen rond de zon

Onze maan op aarde De maan weerkaatst het licht van de zon In 28 dagen rond de aarde Maansverduistering: aarde staat tussen zon en maan

Zwaartekracht De aarde heeft aantrekkingskracht op het oppervlak waardoor wij op aarde blijven staan. Ook de maan heeft door zijn ronddraaiende kracht aantrekkingskracht welke wij op aarde waarnemen. De aantrekkingskracht zien wij terug in eb en vloed. http://www.schooltv.nl/video/hoe-ontstaan-eb-en-vloed-dankzij-de-zwaartekracht- van-de-maan/ De aarde draait in 24 uur om as in 365 dagen om de zon

Ritme Het dag- en nachtritme van de aarde wordt veroorzaakt door draaiing van de aarde om zijn eigen as (24 uur). Seizoenen ontstaan door de draaiing van de aarde om de zon. Omdat de draaiings-as van de aarde afwijkt.

Zonsverduistering De maan zit tussen de aarde en zon

Andere natuurverschijnselen Temperatuur; afhankelijk van de zon en de opwarming van de aarde  meten met een thermometer Luchtdruk; hoeveelheid lucht boven de aarde  meten met een barometer Windsnelheid; ontstaat door verplaatsing van lucht  meten met een windmeter De windrichting kan verschillen  meten met een windvaan Neerslag; in regen, mist, sneeuw, hagel, ijzel  meten met een regenmeter Bliksem; ontstaat door elektrostatische energie tussen wolken welke ontladen