Krentenfysica Een oefening in observatie (tijdschrift

Krentenfysica
Een oefening in observatie (tijdschrift Faraday, 1981, nr. 1)
ED VAN DEN BERG, Leraar natuurkunde. Den Haag, Medewerker Bureau Buitenland vu, Amsterdam
Een glas water met een paar krenten op de bodem, een scheut azijn (zeg 25 ml) en een paar eetlepels
maag- of kookzout (NaHCO3) geven na wat roeren onmiddellijk het volgende effect: op (en in) de krenten
vormen zich belletjes (CO2), door volumevergroting neemt de opwaartse kracht op de krenten toe,
beurtelings stijgen krenten naar het oppervlak, laten wat bellen los en dalen weer naar de bodem van het
glas. Deze krentenbellen pendeldienst tussen bodem en oppervlak kan zeker een uur duren. Er zijn krenten
die na een aantal trips blijven drijven, maar na wat roeren of het even uitknijpen van de krent om CO2 te
verwijderen, nemen ook deze krenten weer snel aan het op en neergaand verkeer deel. Mijn wat moeilijk te
motiveren mavo leerlingen zijn enthousiast en ietwat verwonderd een uur bezig geweest met observeren en
vragen stellen.
Dit eenvoudige maar spectaculaire proefje' is niet alleen geschikt voor een leerlingenpracticum over
opwaartse kracht maar ook als oefening in observatie en het beschrijven van observaties omdat
er minstens twintig kwalitatief verschillende waarnemingen kunnen worden gedaan. Vanuit die
waarnemingen kunnen vragen worden gesteld en veronderstellinkjes worden geformuleerd die soms
door de leerlingen experimenteel beantwoord, respectievelijk getoetst kunnen worden. De
krentenproef zou dus kunnen functioneren als een eenvoudige oefening in enkele onderzoeksvaardigheden als observeren, beschrijven van observaties, en vragen stellen over verschijnselen. De
genoemde vaardigheden maken deel uit van een lijst van 'onderzoeks'vaardigheden (eerder in dit blad
gepubliceerd2) die zowel van belang zijn voor onderwijs in de natuurwetenschappen als voor
probleemoplossen in het dagelijks leven.
De beide doelstellingen kunnen in de volgende aanpak gecombineerd worden: Leerlingen krijgen
alleen of in paren het benodigde materiaal (bekerglas, krenten, maagzout, azijn) uitgereikt met
de instructies om de op en neer gaande krenten te observeren en minstens tien kwalitatief verschillende
waarnemingen op te schrijven en enkele vragen te formuleren over het waargenomene. De docent kan
zich het best op het practicum voorbereiden door tijdens het nakijken van proefwerken eens
gedurende een uur regelmatig naar een glas op en neer pendelende krenten te kijken en, met
proefwerkinspiratie, zoveel mogelijk waarnemingen en vragen op te schrijven. Waarnemingen kunnen
zijn: bellenvorming direct na toevoeging van maagzout aan de azijnoplossing; bellenvorming
voornamelijk op de krenten; plaats van grote en kleine belletjes op de vorm van de krent; afgeven van
slechts enkele en niet alle belletjes op de krent bij het oppervlak; 'wiegen' en 'zweven' van krenten voor
het opstijgen; verschillen tussen het gedrag van verschillende krenten zoals krent A blijft drijven na
een paar keer pendelen, krent B gaat bijna niet omhoog, krent C steeg een keer tot halve hoogte en
zakte weer naar beneden alvorens uiteindelijk toch naar het oppervlak te gaan, bij het schudden van het
glas dansen sommige krenten (die bijna naar boven zullen gaan) meer dan andere; krenten roteren na het
afgeven van een CO, bel, enz. Er zijn waarnemingen die voor alle krenten gelden en waarnemingen van
eenmalige gebeurtenissen of eigenschappen van één bepaalde krent, hetgeen de mogelijkheid biedt om in
een nabespreking in te gaan op verschillen tussen algemene (alle krenten) en individuele (een enkele krent)
eigenschappen.
De vele mogelijke waarnemingen kunnen aanleiding zijn tot even zovele vragen die leerlingen en docent
kunnen stellen en eventueel op experimentele wijze kunnen beantwoorden. Een voorbeeld van zo'n vraag:
Waarom blijft krent A drijven? Een leerling kan antwoorden .misschien omdat er "lucht" in zit', waarop de
docent kan vragen of de leerling de juistheid of onjuistheid van deze veronderstelling kan testen (bv. door
het uitknijpen van de krent onder het oppervlak, er moeten dan belletjes te zien zijn als de leerling gelijk
heeft). Een ander antwoord kan zijn: omdat de belletjes er niet af willen'. De leerling kan ook een manier
bedenken om de redelijkheid van dit antwoord te onderzoeken (bv. roeren of het even afvegen van de
krent). Na het uitknijpen van een krent kan eventueel nog gevraagd en onderzocht worden of het
bellenvormend vermogen van de krent door een dergelijke ingreep wordt aangetast.
Kortom, de beschreven proef is een spectaculaire illustratie van de evenredigheid van de opwaartse
kracht met het volume van de verplaatste vloeistof en een goede oefening in waarnemen en vragen
stellen met mogelijkheden tot uitbreiding naar 'hogere' of meer complexe (cognitieve)
onderzoeksvaardigheden als het formuleren van veronderstellingen en het ontwerpen van een
experimentje om de veronderstelling te toetsen.
Uiteraard kan de proef alleen dan een goede oefening in onderzoeksvaardigheden zijn wanneer
de docent de leerlingen niet precies verteld wat ze zouden 'moeten' zien en vragen, maar wanneer hij of
zij zich beperkt tot het stimuleren van leerlingen zonder veel antwoorden te geven. In een mogelijke
toekomstige ontwikkeling in de richting van 'science' kan het proefje gemakkelijk uitgebreid
worden naar chemische en biologische aspecten van de bellenvorming.
Noten
1. Met dank aan John B. May die me attent maakte op dit proefje.
2. Van den Berg, E., Het praktikum: onderwijs in onderzoek? Faraday, 48, nr. 5, p. 203 (October 1979).