Astronomie - digitaal zelfportret

ASTRONOMIE
een natuurkunde project voor
tweede klassers op het JPT
voorjaar 2013 BTn/GMr
De voor- en achterplaat van dit boekje zijn afkomstig uit Kuifje. Er zijn 2 albums
over de maanreis, te weten REIS NAAR DE MAAN en MANNEN OP DE MAAN.
Beide strips zijn in 1951 gemaakt, lang voor de eerste maanreis van 1969. Blijkbaar werd al lang voor 1969 verwacht dat er ooit mensen naar de maan zouden
gaan. Helaas leest jullie generatie KUIFJE niet of nauwelijks meer. De meesten
van jullie kennen wel de films en niet de boeken van Hergé over Kuifje.
Dat is jammer, want de boeken zijn veel en veel leuker dan die stomme films
en in de boeken komen een aantal fantastische ideeën voor over natuurkunde en
astronomie voor. Op de voorplaat van dit boekje bijvoorbeeld, wordt door Jansen
en Jansens verbeeld hoe het voelt om op de maan te lopen, hoe het voelt om een 6
keer zo klein gewicht te hebben omdat de maan 6 maal minder hard trekt dan de
aarde.
WOORD VOORAF
Voor je ligt ‘n boekje over astronomie. We hebben een groot aantal wetenswaardigheden over
sterren en planeten voor je bij elkaar gezocht en we hebben daar een aantal opdrachten over
opgesteld. In dit boekje is een en ander hopelijk op een overzichtelijke wijze gepresenteerd.
De opdrachten zijn lang niet altijd eenvoudig, er zitten moeilijke dingen bij (astronomie is
namelijk een leuk, maar ook een moeilijk vak). De helft van de opdrachten zijn gewone
opdrachten, die je met pen en papier moet maken in je schrift of in dit werkboek. De andere
helft bestaat uit computeropdrachten, dan moet je achter de computer iets opzoeken wat je
opschrijft of optekent.
Je gaat dit boekje in 12 lessen doorwerken, soms in een gewoon lokaal, soms in een
computerlokaal. In onderstaand schema is de werkwijze kort aangegeven. Na vier blokken van
4 x2 = 8 lessen theorie gaan jullie rekenen aan raketten en ook ga je en keuzeonderwerp
doen. Na afloop krijg je in de proefwerkweek een toets, maar, ook voor de praktische
opdrachten krijg je cijfers in de vorm van 123tjes. Je krijgt voor dit werkboek en voor je
schrift een cijfer: maak in dit werkboek de tekeningen met potlood af, anders wordt het een
troep. Maak de andere opdrachten en opgaven in je schrift.
I GROOT EN KLEIN
1x PPT EN 1X COMPUTEREN
II ZONNESTELSEL
1 LES EN 1X COMPUTEREN
III NAAR STERREN KIJKEN
1 LES EN 1X COMPUTEREN
IV NAAR PLANETEN KIJKEN
1 LES EN 1X COMPUTEREN
V RUIMTEVAART & g-KRACHTEN
3LESSEN
KEUZEONDERZOEK 1
ASTROLOGIE (2 LESSEN)
KEUZEONDERZOEK 2
LEVEN ELDERS? (2 LESSEN)
I
GROOT EN KLEIN
I.1
MACHTEN VAN TIEN
De levenloze wereld om ons heen bestaat uit allerlei objecten. Er zijn heel grote dingen (sterren) en heel kleine dingen (moleculen). Als we willen zeggen hoe groot die dingen zijn hebben
we machten van 10 nodig. We gebruiken positieve machten voor grote dingen en negatieve
machten voor kleine dingen. Hoe werkt dat?
We beginnen heel simpel, eerst met grote dingen:
100 = 10 x 10 = 102
1000 = 10 x 10 x 10 = 103
De positieve macht van 10 zegt hoe vaak je nog met tien moet vermenigvuldigen oftewel hoeveel plaatsen de komma nog naar rechts moet. Als je een groot getal opschrijft maak je
daar vaak gebruik van. De afstand van de aarde tot de zon is 150 miljoen kilometer, dat is 1,5
maal honderd miljoen. Dus:
150. 000. 000 = 1,5 x 108
Met kleine dingen werkt het net zo:
0,01 = 1/100 = 1/(10x10) = 10-2
0,001 = 1/1000 = 1/(10x10x10) = 10-3
De negatieve macht van 10 zegt hoe vaak je nog door tien moet delen dus hoeveel plaatsen
de komma nog naar links moet. Als je ‘n klein getal opschrijft maak je daar vaak gebruik van.
De grootte van een cel is 5 micrometer, dat is 5 miljoenste deel van een meter:
0,000.005 = 5 / 1.000.000 = 5 / (10x10x10x10x10x10) = 5 x 10-6
De grootte van een atoom is 2 Angstrom, dat is 2 maal het 10 miljardste deel van een meter:
0,000.000.000.2 = 2 / 10.000.000.000 = 2 / (10x10x …x 10) = 2 x 10-10
Reken met machten van 10 is gewoon bijhouden wat de komma doet. Bij wiskunde leer je daar
meer over. De notatie met machten van 10 heet wetenschappelijke notatie.
OPDRACHTEN
1
De afstand tot de maan is 390.000 km. Schrijf dat in de wetenschappelijke notatie.
2
De omtrek van de aarde is 4,0 x 104 km. Schrijf dat gewoon op.
3
Een jaar duurt 3,16 x 107 seconden. Schrijf dat gewoon op.
4
Hoe groot zijn 10.000 atomen van 2 A die naast elkaar liggen. Leg uit.
I.2
EEN TOUR DOOR HET HEELAL IN CIJFERS EN WOORDEN
PLANEET
Mercurius
Venus
Aarde
Mars
Jupiter
Saturnus
Uranus
Neptunus
Pluto
AFSTAND TOT ZON
(X 106 KM)
58
108
150
227
778
1430
2870
4500
6000
DIAMETER
(X 103 KM)
5
12
13
7
143
120
47
45
6
OMLOOPTIJD ASTROLOGISCH
(JAAR)
TEKEN
0,24
0,62
1,00
1,88
12
30
84
165
248
De aarde waarop wij leven is een planeet. We leven op een betrekkelijk koude steen klont, die
in een cirkel om de zon beweegt. De zon is een ster, een gloeiende bol, die enorm veel warmte
en licht geeft. Behalve de aarde draaien er nog meer planeten om de zon. In tabel 1 hierboven
zijn de namen van die andere planeten in volgorde van hun afstand tot de zon weergegeven. In
die tabel staan ook wat gegevens van die planeten.
In figuur 1 hiernaast zie je een plaatje van de voornaamste planeten. Je ziet daar dat de banen van
bijna alle planeten enigszins afgeplat zijn, het zijn
geen cirkels maar ellipsen. Het is opvallend dat alle
planeten in dezelfde richting bewegen. Dat wijst op
een gemeenschappelijk ontstaan, bijv. als massa’s
die ooit van de zon afgeslingerd zijn.
Behalve deze planeten komen er in ons zonnestelsel ook andere dingen voor. Je hebt vast wel
eens de termen komeet, planetoïde, meteoriet en
meteoor gehoord. Kometen bestaan uit een kern van
ijs, waar gasvormige staart aan hangt (damp). De
staart wordt door de zonnewind van de zon weggeduwd. Planetoïden zijn heel erg kleine planeten, er
zit tussen Jupiter en Mars een ring waar heel veel
van zulke planetoïden voorkomen. Een idee over het
ontstaan van die ring is dat het ooit een planeet is
Fig. 1 Ons zonnestelsel
geweest die om een of andere reden verbrijzeld is.
De term meteoor gebruiken we voor kleinere steenklonten die in het zonnestelsel bewegen. Soms wordt zo’n meteoor ingevangen door de aarde, er ontstaat dan door wrijving met
de lucht in de atmosfeer ‘n gloeiende bal. Dan spreken we van een meteoriet of vallende ster.
Sterren blijven niet altijd bestaan, ze kunnen veranderen. Er zijn ruwweg 4 manieren
waargenomen waarop sterren kunnen veranderen.
De brandstof van de ster kan op raken. De ster wordt dan n witte dwerg , zo genoemd
omdat er minder en minder licht van de ster af komt. Een ster kan ook een zwart gat worden,
de ster stort dan in onder zijn eigen massa. De aantrekkingskracht wordt zo groot dat alles in
de omgeving wordt opgeslokt. Er ontsnapt zelfs geen licht meer. Zo’n ster zie je niet, daarom
spreken we van zwart gat. En derde einde van de ster is dat van de rode reus: de gassen waar
de ster uit bestaat zetten dan uit en koelen af. De kleuren die de ster uitzendt worden in die
situatie roder, vandaar de naam. Het meest spectaculaire einde van een ster is dat van een
supernova. Sommige sterren beëindigen hun leven door met een enorme knal uit elkaar te
spatten. Waarschijnlijk was de kersster van Betlehem zo’n supernova.
.Er zijn in het heelal ook grotere dingen
dan het zonnestelsel. Je kent misschien ’t woord
melkweg: aan de sterrenhemel is een witte band
zichtbaar die op een melkfles lijkt. Wij leven in
een melkwegstelsel, een verzameling van miljarden sterren die bij elkaar klonteren in de vorm
van een centrale schijf met zijarmen als in fig 2
weergegeven. De melkweg zoals wij die aan de
hemel zien is een arm van ons melkwegstel: wij
kijken vanuit onze arm naar een andere arm en
zien dan een witte band.
Fig 2 Schema van ons melkwegstelsel
Er zijn vele melkwegstelsels. Er zijn vele miljarden van zulke stelsels die tezamen een
cluster van melkwegstelsels vormen. Al deze objecten bewegen uit elkaar, hoe verder de
objecten weg staan, hoe groter hun snelheid. We geloven daarom dat ooit – ca 15 miljard
jaar geleden – het heelal begonnen is met een geweldige knal, de oerknal. Sinds die tijd
beweegt alles uit elkaar. We weten niet of die beweging ooit stopt.
I.3
PLAATJES KIJKEN OP DE COMPUTER
Op het internet staat het programma MACHTEN VAN 10. Dit programma is een diaserie van
35 plaatjes van zowel heel kleine als heel grote dingen. De diashow begint bij atomen en
eindigt bij melkwegstelsels. De grap is dat elk plaatje een vergroting van het vorige is met
een factor 10. Zo loop je in 38 plaatjes van de grootteorde 10-15 tot 1022, van de allerkleinste
naar de allergrootste dingen die we in de natuur kennen.
Het leuke van de plaatjes is dat je veel belangrijke structuren uit de natuur ontmoet.
Het is de bedoeling van deze opdracht dat jij die structuren op deze pagina tekent.
OPDRACHTEN
1
2
3
Om het programma MACHTEN VAN 10 te laden moet je naar MAGISTER gaan, waar je
het programma vondt.
RUN het programma (gaat vanzelf) en loop nadat je een automatische RUN hebt gezien
door de volgende plaatjes: 22, 14, 9, 6, -1, -6, -8, -10, -14.
In onderstaande vierkantjes moet je de structuren die bij deze machten van 10 horen
tekenen. Schrijf onder je plaatje wat je ziet.
Fig. 3 Verschillende structuren op verschillende schalen
I.4
I
OPGAVEN
woorden opzoeken
Er zijn heel veel astronomische websites waar je informatie kunt zoeken. Wij gebruiken in
deze lessenserie de site
http://www.cyber-space.nl
Schrijf met behulp van deze site de betekenissen van de volgende 18 woorden in je schrift op
(kijk in het woordenboek):
1 Ster, 2 witte dwerg, 3 rode reus, 4 zwart gat, 5 supernova, 6 komeet, 7 planeet, 8 planetoïde, 9 maan, 10 krater, 11 meteoor, 12 meteoriet, 13 melkwegstelsel, 14 cluster van melkwegstelsels, 15 sterrenhoop, 16 oerknal, 17 satelliet, 18 geostationair,
II
draaiende kurk als planeet
Planeten cirkelen niet vanzelf om de zon, daar zijn krachten voor nodig. De kracht die een
cirkelbeweging veroorzaakt noemen we de middelpuntzoekende kracht , deze kracht wijst
namelijk naar het midden van de cirkelbaan.
A
Maak het touwtje aan je vinger vast
en breng de kurk in een cirkelbeweging. In
welke richting trekt de kurk aan je vinger
(pijl tekenen)? In welke richting trekt je
vinger aan de kurk (pijl tekenen)?
B
Wat gebeurt er met deze krachten
als je de kurk sneller ronddraait?
C
En als je een zwaardere kurk neemt?
D
Voor welke hemellichamen staan je
Fig. 4 Krachten bij rondcirkelen
vinger en de kurk model?
E
Hoe noemen we de kracht die de cirkelbaan bij de kruk veroorzaakt?
F
En bij de planeten?
III
ellipsen tekenen
De banen waarin de planeten en kometen om de zon cirkelen zijn afgeplat, het zijn geen cirkels maar ellipsen. Ellipsen hebben twee brandpunten ipv één middelpunt zoals een cirkel. Je
tekent ze met een touwtje dat aan beide
brandpunten vast zit, en dat (aanzienlijk)
langer is dan de afstand tussen de brandpunten.
A
Prik de spelden in het zachtboard
en maak een touwtje vast aan de brandpunten dat 2 x zo lang is als de afstand
tussen die 2 punten.
B
Idem, nu moet het touwtje 5x zo
lang zijn als de afstand tussen de brandpunten.
Fig. 5 Ellipsen tekenen
C
Wanneer krijg je een sterk afgeplatte ellips? Wanneer krijg je een ellips die niet of
nauwelijks afgeplat is?
D
Een cirkel is een bijzondere ellips, namelijk eentje waarvan ….
IV
afstanden tot de zon tekenen
In de tabel hierboven (pag. 3) zijn de afstanden tot de zon weergegeven. Bedoeling van deze
opgave is de zon en de planeten als puntjes te tekenen in onderstaande balk. Om te tekenen
moet je een schaalafspraak maken, dat doe je door naar Pluto te kijken. Pluto is in de balk
namelijk op 12 cm van de zon getekend
A
6 000 000 000 km moet als 12 cm weergegeven worden, dus de schaal is
1,0 cm in het plaatje = . . . . . . . . km in het echie
B
Bereken nu de andere afstanden en teken ze in de figuur hieronder in.
C
Wat valt je op als je het plaatje bekijkt?
Fig. 6 Afstanden tot de zon op schaal
V
diameters tekenen
In diezelfde tabel zijn ook de diameters van de planeten gegeven. Het is nu de bedoeling om
de planeten op schaal in onderstaand vierkant te tekenen. De zon is hier getekend met een
diameter van 70 cm (Kun je niet nameten!).
A
Bepaal hieruit en uit de diameter van de zon de schaalafspraak:
1,0 cm plaatje = . . . . . . . . . . km in het echie
B
Bereken nu de andere diameters en teken de planeten op de juiste plek in de figuur in.
Fig. 7 De planeten en de zon op schaal
II
ZONNESTELSEL
II.1 RADARPEILING
In de vorige paragraaf heb je een plaatje van het zonnestelsel gezien en een tabelletje met
getallen. Wij op aarde weten hoe groot de maan is en hoe ver die weg staat. Hoe weten we
dat? Het zelfde geldt voor de grootte van de maan: op welke manier is die vast te stellen?
Voor de andere planeten gelden soortgelijke vragen.
Afstanden stellen we vast met radarpeiling.
Neem de maan als voorbeeld. We sturen radarsignalen heen en weer naar de maan. De reistijd van het
signaal meten we, voor de maan is dat 2,6 seconden.
De heenreis van het signaal duurt dus 1,3 seconden,
we zeggen dat de maan op 1,3 lichtseconde van de
aarde staat.
Fig. 8 Het idee van radarpeiling
Omdat we de snelheid van radarsignalen weten - die is net als de snelheid van het licht
300.000 km/s - is de afstand tot de maan te berekenen:
afstand = snelheid x tijd
s=vxt
s = 300.000 (km/s) x 1,3 (sec) = 390. 000 (km)
s ~ 400.000 = 4,0 x 105 (km)
II.2 REKENEN MET DRIEHOEKEN
Op deze manier kunnen we de afstanden van planeten tot de aarde bepalen. In de tabel 1 op
pag. 4 staan niet de afstanden tot de aarde maar die tot de zon, planeten draaien immers om
de zon. Er is een simpele truc om te bepalen wat de afstand tot de zon is als we de afstand
tot de aarde weten. De truc is op schaal tekenen.
Hiernaast zie je het idee.
Stel dat de zon op 8 lichtminuten van ons
staat en mercurius op 6,5 lichtminuten, terwijl de
hoek tussen de zon en mercurius 40 graden is.
Wat is dan de afstand zon-mercurius? Teken de
lichtminuut als een cm (schaal), uit nevenstaande
driehoek blijkt de afstand zon Mercurius dan ongeveer 2,5 cm en dus 2,5 lichtminuut te zijn.
Fig. 9 Afstanden tot de zon meten
De grootte van planeten kun je ook vanaf de aarde
meten. Het idee is het volgende. Houdt een muntje
voor je ogen zodat de maan precies bedekt wordt.
Als je dan de afstand van de muntje tot je oog en
de afstand van je oog tot de maan kent, dan kun je
de grootte van de maan berekenen.
Stel dat ik op het bord een cirkel teken, en
Fig. 10 Diameter van de maan bepalen
stel dat jij vanaf jouw plek de grootte moet bepalen. Een muntje van 2,0 cm valt voor jou samen met de cirkel op het bord als het muntje 20
cm voor je oog zit terwijl het bord precies 6,00 meter ver weg staat. De grote driehoek is 30
keer zo groot als de kleine, want:
N = 600 / 20 = 30.
Dat betekent dat alle maten in de grote driehoek 30 keer zo groot zijn als in de kleine, dus
de cirkel heeft als diameter
Dcirkel = 30 x Dmuntje = 30 x 2,0 = 60 cm.
II.3 NAAR ZON EN MAAN KIJKEN
Elke maand vertoont de maan dezelfde
schijngestalten: je ziet na nieuwe maan
(donker) altijd eerst opkomende maan
(bol naar rechts net als de P van premier=eerst), dan volle maan en tot slot
afnemende maan (bol naar links net als
de D van dernier=laatst).
Hiernaast zie je de uitleg van de
schijngestalten: omdat de maan om ons
heen draait zien we telkens een andere
kant van de maan verlicht.
verklaard
Zon en maan kunnen verduisterd
worden. Bij een volledige verduistering
is de hele zon of de hele maan verduisterd, bij een gedeeltelijke is er alleen
maar een hap uit. Verduisteringen zijn
effecten van schaduwvorming: bij een
zonsverduistering zit de aarde er voor,
bij een maansverduistering zie je de
schaduw van de aarde op de maan.
Fig. 11 Schijngestalten van de maan
Fig.12 Maans- en zonsverduistering verklaard
II.4 OPDRACHTEN
Bij alle onderstaande opgaven moet je rekenen met de lichtsnelheid, deze is 300.000 km/s.
1
Mercurius
De binnenste planeet van ons zonnestelsel, Mercurius, staat op 2,5 lichtminuut van de zon.
A
Hoeveel seconden reist het licht van de zon naar Mercurius?
B
Bereken de afstand Zon-Mercurius in km (wet. not)
2
de zon
De zon staat op 8 lichtminuten van de aarde, een radarsignal doet 16 minuten over de reis
naar de zon en terug.
A
Bereken de afstand van de aarde tot de zon in km (wet. not).
Stel dat er NU een explosie op de zon plaats vindt.
B
Wanneer zien we die explosie?
3
lichtjaar
Sterren staan enorm ver van de aarde. We geven hun afstand op via de tijd die het licht er
over doet om naar ons te reizen. Het lichtjaar is de afstandsmaat die men in de astronomie
vaak gebruikt om afstanden weer te geven.
A
Bereken het aantal seconden in een jaar in de wetenschappelijke notatie.
B
Hoeveel km is een lichtjaar? Geef je antwoord in de wetenschappelijke notatie.
C
Zoek de afstand van de heldere ster Wega tot de zon in lichtjaar op. Reken dit om in
km. Geef je resultaat in de wet not.
4
Verduisteringen
In fig. 12 hierboven zijn de aanduidingen voor zon (Z), maan (M) en aarde (A) vergeten.
A
Noteer de letters Z, M en A op de goede plek in de figuur.
B
Leg uit waarom je alleen bij volle maan een maansverduistering kunt zien,
C
Leg uit waarom een volledige zonsverduistering niet overal op aarde volledig is.
D
Zoek op de site http://www.astro.uu.nl/~wwwzenit/eclipsweb/watis.html
Antwoord op de vraag wanneer de volgende verduisteringen te zien zijn en waar.
III NAAR STERREN KIJKEN
II.1 STERRENBEELDEN
In oude tijden, toen er geen verlichte steden waren
en er dus veel meer dan nu aan de hemel te zien was,
keken mensen vaak naar sterren. Net als wij waren
ze geïmponeerd door de wonderlijke sterrenpracht.
Het eerste wat mensen deden, in alle culturen, was
Fig. 13 De sterren van de grote beer
het geven van namen aan hetgeen ze zagen. Zo zijn
de namen van de sterrenbeelden ontstaan. In de eerste les ze heb je op PPT op de beamer
enige plaatjes van sterrenbeelden gezien. Hopelijk heb je sinds die tijd meer sterrenbeelden
in het echt gezien dan alleen de grote beer. Heb je Orion al eens gezien? Cassiopeia?
Kijk eens goed naar fig. 13, zie jij er een beer
in? In fig. 14 is een poging gedaan om een beer om
het steelpannetje heen te tekenen. Maar ja, dat is
natuurlijk allemaal onzin. De sterren van het sterrenbeeld de grote beer hebben niets met elkaar te
maken. De ene ster beweegt naar links, de andere
naar rechts. Over een paar miljoen jaar is er geen
steelpannetje en geen beer meer te zien, dan zullen de mensen andere namen aan andere sterrenbeelden geven. Bij de Powerpoint demonstratie van
de sterrenbeelden heb je verder gehoord dat de afstanen van de verschillende sterren van de sterrenFig. 14 Een beer zien in de grote beer
beelden enorm verschillen, dus de sterren staan niet
eens ‘vlak’ bij elkaar, ze hebben echt helemaal niets met elkaar te maken behalve dat wij ze
bij elkaar zien staan.
Fig. 15 Iedereen moet de sterrenbeelden Cassiopeia, Orion en Andromeda kennen,
Maar ook drie sterrenbeelden uit de dierenriem (kies zelf maar welke).
III.2 BEWEGINGEN AAN DE HEMEL
Als je eenmaal wat sterrenbeelden kent,
en je hebt de tijd, dan is er een hoop te
zien aan de sterrenhemel. Ga maar eens
op een avond een uurtje kijken.
Kijk eerst eens naar het noorden.
zoek de grote beer. Als je een uur later
weer kijkt dan lijkt de grote beer verdwenen, maar dat is niet zo. Doordat de
aarde in 24 uur een rondje draait is de
grote beer in een uur
360 / 24 = 15o
gedraaid. De sterren in de buurt van de
grote beer doen dat ook, 15 graden per
uur rondjes draaien.
In ‘t noorden zie je de zogenaamde
circumpolaire sterren hun rondjes om de
poolster draaien. Dit zijn de sterren die
’s nachts altijd zichtbaar zijn. De poolster
is de enige ster die niet beweegt, dat
komt omdat deze ster in het verlengde van
de aardas staat. Als je niet een heel uur
wilt wachten dan vindt je deze ster door het achterwandje van het steelpannetje
van de grote beer 5 keer te verlengen.
Als je je een kwart slag naar rechts
draait dan kijk je naar ‘t oosten. Daar zijn
de sterren niet altijd zichtbaar. Je ziet
daar één voor één de sterrenbeelden van
de dierenriem en ook de losse sterren opkomen, net zoals de zon in het oosten opkomt.
Als je nog een keer een kwart slag
naar rechts draait, dan kijk je naar het
zuiden. Daar wippen de sterrenbeelden
net even boven de horizon op, om gauw
weer onder te gaan.
Jij kunt vast wel zelf verzinnen wat
er in het westen gebeurt.
Fig 16 bewegingen van sterren aan de hemel
De eerste mensen die naar al deze bewegingen keken vroegen zich niet af waarom sterren bewegen. Zij zagen bewegingen en ze zeiden dus dat sterren en sterrenbeelden bewegen.
De zon, de maan en de sterren bewegen nu eenmaal, dat zie je gewoon.
De griek Aristarchos zag het anders. Hij meende dat alle hemellichamen bewegen omdat
de aarde draait. Zijn tijdgenoten versleten hem voor gek: als de aarde elke dag een rondje
draait dan is dat 40.000 km in 24 uur. Dat is waanzinnig snel!
Zoiets moet je toch voelen? In een draaimolen ga je veel langzamer, dat voel je toch
ook?Trouwens, als de aarde elke dag van west naar oost draait dan zouden de wolken met die
zelfde snelheid van oost naar west draaien. Dat zien we niet dus de aarde draait niet! Dit
argument staat bekend als het wolkenargument.
III.3 OPDRACHTEN
1
Teken in fig 15 de 6 gevraagde sterrenbeelden met potlood in.
2
Teken in fig. 16 de gevraagde bewegingen in oostelijke richting in.
3
Hiernaast zie je de grote beer op een
avond om 9 uur. Teken de grote beer in om
1 uur ’s nachts.
4
Waar staat de grote beer op 5 uur ‘s
middags als het nog licht is.
Fig 17 De sterrenhemel als klok
5
Bereken met hoeveel km/u de evenaar om haar às draait (40.000 km in 24 uur).
6
Kun jij uitleggen wat er fout is aan het wolkenargument?
III.4 WERKEN MET EEN PLANETARIUMPROGJRAMMA
Ben je wel eens in het planetarium in Artis geweest? Een planetarium is een grote bioscoop,
waar de bewegingen van de sterren op een koepel worden geprojecteerd. Jij zit, met de rest
van het publiek, achterover in je stoel naar de film op die koepel te kijken. Het is alsof je de
sterrenhemel echt ziet. Het is fantastisch om te zien hoe de sterren bewegen. Waar de oude
grieken eeuwen voor nodig hadden om te ontdekken zie je in een planetarum in 10 minuten.
Ga er naar kijken als je in Artis bent en het regent. Kijk vooral ook naar het fantastische lenzensysteem dat midden in het planetarium staat. Dat systeem alleen al kost meer
dan een miljoen euro! Er zijn miljoenen sterren op dia’s gezet die allerlei soorten bewegingen
kunnen maken.
Wij gaan niet naar het planetarium in Artis. Jij gaat werken met ‘n computerprogramma dat een planetarium simuleert. Het programma staat op een amerikaanse website en is dus
in het engels gesteld. Helaas zijn met het programma geen bewegingen mogelijk,
Op de site is de sterrenhemel op drie manieren te zien:
(1)
sky map
In deze toestand zijn de sterren en andere objecten inj een halve cirkel geplaatst, op een
sterrenkaart. Hier kun jij niet zo veel mee, je ziet hooguit snel waar de maan staat.
(2)
horizon views
Dit deel van het programma gaan we gebruiken. Je kunt hiemee naar de 4 windrichtingen
kijken, en de sterrenbeelden op verschillende momentren zien.
(3) virtrual telescope
Als je klikt op een object dan wordt het programma een telescoop, je gaat dan
scherper en scherper kjken en je ‘’ziet’’ allerlei objhecten die ver weg zijn.
Opdracht 1 laden en instellingen goed zetten
Klik op
http://www.fourmilab.ch/yoursky/
Na enige tellen krijg je een door ene meneer John Walker gemaaktge pagina. Kies voor
horizontal view en stel eerst eens in op Castricum (52 graden noorderbreedte en 3 graden
oosterlengte).Kies vervolgens de datum en de tijd zodanig dat je het beeld van vanavond 10
uur krijgt
Opdracht 2 de maan zoeken
Speel een tijdje met het programma en zoek op waar de maan vanavond om 10 uur en 12 uur te
zien is.
Opdracht 3 de sterrenhemel om 10 uur precies
Teken in de vier vakjes minstens 3 en maximaal 5 sterrenbeelden die je vanavond om 10 uur
ziet in de vier windrichtingen.
Opdracht 4 de sterrenhemel om 12 uur precies
Teken hieronder de zelfde vier plaatjes, maar nu om 12 uur precies.
IV NAAR PLANETEN KIJKEN
IV.1 PLANETEN ZIEN
Wie vaak, heel vaak, naar de sterrenhemel
kijkt merkt dat er zo afentoe een vreemde
eend in de bijt zit. Om die vreemdelingen
of dwaalsterren te zien moet je sterrenbeelden van de dierenriem kennen, de 12
sterrenbeelden waarvan jij de namen vast
wel uit de astrologie kent (ram, maagd ed).
In de figuur hiernaast is uitgelegd
wat de dierenriem is.Je ziet in het midden
de zon, waar de aarde elk jaar omheen beweegt. Op de grote hemelbol zijn alle sterren geplaatst alsof ze vaste afstanden tot
de zon hebben).
De dierenriem is nu dat deel van die
Fig 18 de dierenriem verklaard
sterren(beelden) waar de zon gezien vanuit
de aarde doorheen beweegt. De afbeeldingen van de tekens van de dierenriem die jij in de
powerpoint hebt gezien -- en overgetekend - zijn plaatjes van stukjes van de hemelbol.
Als de zon schijnt is het licht en zie je de achterliggende sterren niet. Maar, er staan
op dat moment natuurlijk wel sterren achter de zon. Zoals je in opdracht 4 par III.3 hebt
gezien kun je intekenen welke sterren er overdag in het noorden staan als het licht is. Wat je
dan moet doen is gewoon 15o per uur terugdraaien. Op dezelfde manier kun je de positie van
de zon op een kaartje van de sterrenhemel intekenen. Als je figuur 18 snapt, dan zal ‘t je niet
verbazen dat de zon dan elke dag op ‘n andere plaats staat. De baan van de zon door de sterrenhemel heet de ecliptica. Wij zien de zon in een jaar door de tekens van de dierenriem bewegen, de ecliptica is een cirkel in een sterrenkaart die dagelijks aangeeft waar de zon staat.
Pas als je de dierenriem kent kun je
planeten zien, ze bewegen nl door de die1
renriem. Het griekse woord planeitos betekent dwaalster. Stel dat je in de dierenriem
1
‘’n vierkant sterrenbeeld hebt, dat elke nacht
in het oosten opkomt. Een planeet is dan te
a
zien als lichtpuntje dat iedere dag op een
andere plek in het sterrenbeeld te zien is.
Fig. 19 Planeten 1als dwaalsterren
p
Een planeet dwaalt, je ziet planeten alr
leen als je heel vaak kijkt en bijhoudt wat je
a
ziet (intekenen op een kaartje). Planeten kop
men net als zon en sterren op in het oosten,
r
maar ze bewegen even minder hard. Ze blijven bij de sterren achter.
En dan nu iets heel vreemds: eens in de
zoveel jaar gaan planeten ineens anders bewegen: ze gaan dan de andere kant op en bewegen sneller omhoog dan de sterren.
Deze lusbeweging kon alleen verklaard
worden vanuit een draaiende aarde.
Fig 20 Lusbeweging van planeten
Hiernaast is het idee uitgelegd.
Stel dat we vanuit de Aarde naar
Mars kijken, de rode planeet die
aan de sterrenhemel vaak als rood
stipje zichtbaar is (goed herkenbaar). De aarde draait telkens in
een jaar om de zon, mars heeft
daar een kleine 2 jaar voor nodig.
Fig 21 De lusbeweging verklaard
Omdat eeen keer in de zoveel tijd de aarde aan de binnenkant voorbij mars snelt lijkt
mars een keer in de zoveel tijd achteruit te bewegen. Als jullie met jullie auto mijn auto inhaalt dan lijk ik vanuit jouw achterraam achteruit te bewegen. Zo is het ook met Mars bij een
lus!
IV.2 OCHTEND- EN AVONDSTER
Mercurius en Venus bewegen rondom de zon,
maar de zijn nooit ver van de zon verwijderd.
Het zijn binnenplaneten, ze bewegen binnen
de baan die de aarde om de zon maakt.
De grootste hoek tussen mercurius en
de zon is 28o, die tussen venus en de zon is maximaal 44o. Omdat mercurius en venus vlak bij
de zon zitten zien we ze haast nooit. We zien
ze alleen vlak voor zonsopkomst (ochtendster)
of valk na zonsondergang (avondster).
Hoe werkt dat? Neem venus als voorbeeld. Venus doet bijna 6 maanden over zijn
Fig 22 binnenplaneten vlakbij de zon
rondje om de zon. Als nu Venus voor ligt, dan
komt eerst venus op en daarna wordt het pas licht. Venus is dan dus eventjes zichtbaar als
ochtendster.
Driemaanden later ligt venus achter olp de zon, dan is venus zichtbaar als avoondster,
vlak bij de plek waar de zon onder ging.
Fig 23 Venus zichtbaar als ochtendster: vlak voor zonsopkomst
IV.3 OPDRACHTEN
Opdracht 1 ochtend en avondster
Op 1 mei van het jaar X is mercurius zichtbaar als ochtendster. Mercurius omlooptijd is 3
maanden.
1
Wat zie je dan?
2
Leg uit in welke perioden van dat jaar mercurius avondster is
3
Leg uit wanneer in het jaar X mercurius nog meer ochtendster is
Opdracht 2 lusbeweging verklaard
Hiernaast zie je een plaatje
van de aarde die mars aan de
binnenkant passeert. De aarde
doet een jaar over zijn rondje,
mars heeft (afgerond) twee
jaar voor een rondje nodig.
De posities van aarde en mars
zijn telkens op de eerste van de
maand ingetekend. De nummers
0, 1 … 12 zijn de nummers van de
maanden.
In de bovenste figuur zijn
er vier balkjes van de aarde naar
mars getekend: de balkjes geven
aan in welke richting en op welke
afstand wij mars zien op de eerste vier momenten.
In de onderste figuur zijn
die balkjes opnieuw getekend, maar
nu niet vanaf ee bewegende aarde
maar vanaf een stilstaande aarde.
1
Teken alle balkjes tussen de
aarde en mars in de bovenste fig..
2
Breng ze over naar de onderste figuur. Wat zie je?
3
Hoe vaak vertoont mars lussen als je uitgaat van omlopen van 1
en 2 jaar?
4
Wat is er in deze constructie
met de dagelijkse beweging van de
sterren gebeurt?
Fig 24 de lussen verklaard!
Opdracht 3 planeetposities intekenen
Met het planetariumprogramma dat we
eerder gebruikten
http://www.fourmilab.ch/yoursky/
kun je zelf planeten zoeken en dus een
plaatje als fig 19 zelf maken.
1
Zoek van een planeet van jouw
keuze de positie van vandaag op. Teken hiernaast de sterrenomgeving van
die planeet.
2
Zoek voor de komende 10 dagen
de postie van jouw planeet op en teken
met rondjes de plek van de planeet in
de figuur hiernaast.
3
Was de planeet aan het lussen?
Fig 25 Mijn planeet op het WEB gezien!
V
RUIMTEVAART EN g-KRACHTEN
5.1 SNELHEID EN VERSNELLING
Raketten zijn de meest imponerende apparaten die mensen ooit gemaakt hebben, ze ontwikkelen enorme snelheden en krachten. Voor we daar naar kijken moet je eerst wat leren
over snelheid en versnelling. Hoe reken je daar aan? Eerst snelheid. In de 1e heb je geleerd
snelheden te berekenen. Kijk nog eens naar de voorbeelden van toen.
VBN 1 NAAR FRANKRIJK
Vader Frank rijdt de 1200 km naar de Dordogne in 15 uur, 3 van die uren besteedt hij aan
bijkomen. Bereken de gemiddelde snelheid van zijn auto op de snelweg.
v 
s 1200 km 1200 km


 100 (km/u)
t 15 - 3 u
12 u
VBN 2 FIETSEN
Kees moet tijdens het ritje door de duinen een fietssprint over 20 m maken: vanuit stilstand
is hij voortdurend aan het versnellen en hij passeert na 5 sec de finish. Bereken zijn
gemiddelde snelheid en schat daaruit de veel hogere snelheid warmee hij de finish passeert.
v gem 
s 20 m

 4 (m/s)
t
5s
Zijn topsnelheid is natuurlijk veel hoger. Waarschijnlijk is deze ongeveer 8 m/s, want het
gemiddelde van 0 en 8 is 4.
VBN 3 BROMMER
Een brommer rijdt 36 km/u, hoeveel m/s is dat?
v  36 km/u 
gem snelheid 
s 36 km 36 000 m


 10 (m/s)
t
1u
3 600 s
afstand
tijd
v
: 3,6
m/s
km/u
X 3,6
s
t
Hieronder staan een groot aantal sommen. De antwoorden op al deze sommen vind je in de
PPT RUIMTEVAART & G-KRACHTEN, deze staat op MAGISTER.
SOM 1
TOPSPORTERS
Bram, de natuurkundeleraar, fietst op zaterdag altijd van Alkmaar naar Wijk aan Zee en
terug. In totaal rijdt hij dan 60 km, meestal doet hij dat in 2 uur. Op een trainingsloop doet
Usain Bolt over de 200 m precies 20,0 sec. In zijn goede dagen schaatste Erben Wennemars
de 1500 met gemak in 2 min blank.
A
Bereken de snelheid van deze sporters in m/s.
B
Idem, in km/u.
C
Zet de sporters op volgorde van snelheid.
SOM 2 SNELHEID VOEL JE NIET!
De aarde draait om zijn as, op de evenaar leggen mensen dus in 24 uur 40.000 km af.
A
Bereken de snelheid op de evenaar in km/u.
De afstand aarde zon is 150.000.000 km. Wij draaien jaarlijks een cirkel om de zon met als
straal deze afstand (Omtrek cirkel O=2πr).
B
Bereken onze snelheid in km/s.
C
Waarom voelen wij deze gigantische snelheden niet?
Als verkeersdeelnemer weet je natuurlijk heel goed wat versnellingen zijn: als je vader met
zijn nieuwe bolide iets te snel optrekt word je in de kussens gedrukt en als hij daarna ineens
remt schiet je naar voren, waar gelukkig autogordels zijn (om je niet tegen de ruit te laten
botsen). Ook startende hardlopers en fietsen die maken een versnelde beweging, net zoals
auto’s, optrekkende vliegtuigen en opstijgende raketten. Hieronder in de tabel staan
afgeronde getallen die bij de beweging van versnellende voorwerpen horen. Het gaat telkens
om versnelde bewegingen zonder beginsnelheid. De getallen in de tabel zijn afgerond, maar
kloppen redelijk voor echte bewegingen.
Het is de bedoeling dat jij de komende les leert hoe je de overige vakjes in de tabel
kunt invullen. In welk voorbeeld is de versnelling het hoogst denk je?
SOM 3 VERWACHTINGEN
Zet de voorbeelden van optrekken op volgorde van verwachte versnelling.
OPTREKKEN
Sprinter
Fiets
Auto
Vliegtuig
Raket
Vrije val
TIJD
2(s)
4,0 (s)
8,0 (s)
20 (s)
1 (min)
VERPLAATSING SNELHEID
8,0 (m)
20,0 (m)
100 (km/u)
360 (km/u)
2000 (mijl/u)
VOLGORDE VERSNELLING
1.g = 10 (m/s2)
In de tabel is één versnelling al ingevuld, g= 9,81 10 (m/s2), de valversnelling. Op aarde
vallen voorwerpen die geen wrijving ondervinden altijd met deze versnelling. We vergelijken
versnellingen van echte apparaten altijd met dit getal, en zeggen bijv. dat je op de kermis
maximaal een versnelling van 3g mag ondergaan, (spreek uit: 3GEE) of dat piloten in
testsituaties soms wel 8g ondervinden.
VBN 4 STARTEND VLIEGTUIG
De versnelling a (m/s2) van een voorwerp is de toename van de
snelheid in 1 sec, deze bereken je voor het vliegtuig als volgt:
snelheidst oename
v
a

sec onde
t
.
360(km / u ) 100(m / s)


 5(m / s 2 )  0,5 g
20( s)
20( s)
versnellin g 
a vliegtuig
De versnelling is 0,5g (we zeggen: een half GEE). In een startend vliegtuig zitten voel je
weliswaar in je onderbuik, maar ‘t is maar half zo erg als in het pretpark in een valtoren
omlaag vallen. In kermisattracties mogen mensen maximaal 3g hebben, het is dus niet zo gek
dat velen misselijk uit Walibi komen!
Wat is eigenlijk de lengte van de startbaan, nodig om deze snelheid te halen? Dat
bereken je via de gemiddelde snelheid, tijdens een versnelde beweging zonder beginsnelheid
altijd de helft van de topsnelheid:
STARTBAAN  s  v gem .t  12 100(m / s) x20( s)  1.000(m) .
VBN 5 FIETSER
De fietser versnelt uit stilstand naar zijn topsnelheid vtop, hij legt dan al versnellend 8 (m) in
2 (s) af, dus:
Δs 8,0(m)

 4,0(m/s)
Δt 2,0(s)
.
 2.v gem  2 x 4,0  8,0(m/s)
v gem 
vtop
Dan is de versnelling
a fiets 
v 8,0(m / s)

 4,0(m / s 2 )  0,4 g .
t
2,0( s)
SOM 4 SPRINTER, FIETS, AUTO, RAKET EN VRIJE VAL
A
Bereken voor de auto en de raket de versnelling (in m/s2 en ook uitgedrukt in g) en de
lengte van de startbaan op dezelfde manier als in het voorbeeld van het vliegtuig hier boven.
Hint: gebruik dat 1 mijl = 1500 (m)!
B
Bereken bij de sprinter eerst de gemiddelde snelheid tijdens de spurt, daarna de
topsnelheid (de snelheid bij de finish is het dubbele!), de versnelling (in m/s 2 en ook
uitgedrukt in g) en tot slot de lengte van de startbaan.
C
Bereken voor de vrij vallende kogel de snelheid en de verplaatsing na 10 sec.
D
Kermisattracties zoals Achtbaan en de Python in de Efteling worden gekeurd op de
maximale versnelling die je er mag ondergaan. Zoek op het net op wat de maximale versnelling is die je op de kermis mag ondergaan.
SOM 5 REMMEN
Hieronder de gegevens voor dezelfde voertuigen als ze remmen.
A
Zet de remmende voertuigen op volgorde van verwachte vertraging.
B
Bereken via gemiddelde snelheid en remtijd de vertragingen en druk die uit in g.
REMMEN
Sprinter
Fiets
Auto
Vliegtuig
TIJD
REMWEG
20 (m)
12 (m)
60 (m)
500 (m)
BEGINSNELHEID VOLGORDE VERSNELLING
10 m/s
54 (km/u)
100 (km/u)
360 (km/u)
5.2 MASSA, ZWAARTEKRACHT EN GEWICHT
GROOTHEID
Massa
zwaartekracht
gewicht
UITLEG
Hoeveelheid materiaal
m=ρ.V
Trekkracht planeet
Fz = m . g
Kracht op bodem
G = Fz +/- R
METEN
Balans
Altijd hetzelfde
Stilhangende veer
Hangt van plek af
Meebewegende
weegschaal
Hangt van a af
In de natuurkunde zijn massa, zwaartekracht en gewicht drie woorden die schijnbaar over
precies hetzelfde gaan, namelijk dat dingen soms zwaar en soms licht zijn. Maar, schijn
bedriegt, er zijn grote verschillen.
De massa m van een ding is de term die verwijst naar de hoeveelheid materiaal waar
dat ding uit bestaat. Een kg lood en een kg water hebben de zelfde massa, want op een balans
worden beide in evenwicht gehouden door een massablok van 1 kg. De dichtheid van lood is
bijna 10 maal zo groot als die van water, maar omdat je ook een 10 maal zo groot volume water
kan de massa toch hetzelfde zijn, je hebt meer lichter spul.
De zwaartekracht op massa m hangt niet alleen van de grootte van m af, maar ook van
de plaats waar je meet. O de maan wordt aan 1 kg materiaal met 1,6 (N) getrokken, op de
evenaar met 9,78 (N) en op de Noordpool met 9,82 (N). Fz hangt dus niet alleen van m af,
maar ook van de g-kracht ter plaatse. De formule Fz = m. g geeft dit aan.
Als je in versnellende systemen zit treden er schijnkrachten R op, dat zijn extra
krachten die het gevolg zijn van de versnelling. In een versnellende auto wordt je naar achter
in de kussens gedrukt, in een auto die een scherpe bocht maakt word je schijnbaar naar
buiten geduwd, in een opstijgende raket word je extra hard op de bodem geduwd, in een
remmende auto vlieg je vanzelf naar voren terwijl je daar niets voor hebt gedaan. Die
schijnkrachten zijn het gevolg van versnelling, je kunt de grootte bereken met R = m . a.
SOM 6 WEEGSCHAAL IN DE LIFT (neem g = 10 N/kg)
A
Miesje heeft een massa van 50 kg en gaat in een lift op de weegschaal staan. Bij
stilstand geeft het ding 50 kg aan. Bepaal met een liftproef wat het wordt: I omlaag
versnellend, II omlaag remmend, III omhoog versnellend en IV omhoog remmend.
B
Bereken in alle 4 de gevallen de grootte van de schijnkracht en de versnelling.
5.3 GEWICHTLOOSHEID
We gaan nu kijken wat gewichtloosheid is. Dit is simpel gezegd een toestand waarin je geen
gewicht ervaart. Als de kabel van de lift breekt net alas jij op de weegschaal staat dan lees
je NIKS op de weegschaal af: het ding valt net zo hard als jij en geeft aan dat je geen enkele
kilogram weegt. Jij valt samen met de weegschaal omlaag totdat jij en de lift met een
daverende klap op de grond donderen. Op dat moment, het moment van botsing met de grond
is je gewicht HEEL ERG GROOT, want op dat moment wordt de weegschaal enorm ingeduwd.
Als je gewichtloos bent voel je geen ondersteuning zoals wanneer je bijvoorbeeld op de
grond staat of op een stoel zit. Als je zit op een stoel voel je dat er een kracht op je benen
of je zitvlak drukt. Zonder een ondergrond voel je die kracht niet en ben je dus gewichtloos,
tenzij je nog ergens aan hangt. Als je ergens aan hangt, werkt er een kracht op armen en
hierdoor ben je dus niet gewichtsloos. In een vrije val ben je wel gewichtloos omdat er dan
geen krachten op jouw lichaam worden uitgeoefend, behalve de zwaartekracht. Omdat er
tijdens een vrije val buiten de zwaartekracht geen krachten op je lichaam werken, ben je dus
gewichtloos.
In een ruimtestation is de
zwaartekracht bijna net zo groot als
op aarde, dat scheelt maar 3%. Dat er
toch
gewichtloosheid
in
een
ruimtestation is komt door de
beweging van zo’n station: eigenlijk is
een ruimtestation als het ISS
permanent aan het vallen.
De gewichtloosheid ontstaat
doordat het ruimtestation niet boven
de aarde stil blijft hangen. Als dat zo
zou zijn dan viel het ruimtestation
recht omlaag: het ding heeft snelheid
waardoor het permanent net niet uit
de bocht vliegt. Door die snelheid kan
het blijven bewegen: een beweging die
in
wezen
tegelijkertijd
een
permanente val en een beweging opzij
is. Nou ja, de cirkelbaan die er om de
aarde gemaakt wordt.
SOM 7 GEWICHTLOOSHEID
Jij hebt gewichtloosheid waarschijnlijk wel eens in de kermis ervaren. Parachutisten ervaren
gewichtloosheid bij elke sprong, piloten komen gewichtloosheid zelden tegen en astronauten
ervaren gewichtloosheid regelmatig.
A
Omschrijf jouw ervaring in de kermis zo precies mogelijk en vertel wanneer deze
ervaring optreedt.
B
Leg uit wanneer parachutisten gewichtloosheid bij hun sprongen ervaren?
C
Waarom ervaren piloten gewichtloosheid hoogst zelden?
D
Wanneer ervaren astronauten gewichtloosheid?
5.4 GEWICHTLOOSHEID OPWEKKEN
Gewichtloosheid kan op aarde worden nagebootst, bijvoorbeeld in een achtbaan. Wanneer het
karretje van de achtbaan waar je in zit naar beneden duikt, kun je een gevoel krijgen dat het
net lijkt alsof je zweeft. Dit komt doordat het karretje als waren ‘valt’ met jou erin. Omdat
het karretje valt en jij dus ook, is er even een vrije val en dus gewichtloosheid. Ook kun je
zoiets ervaren wanneer je in een lift zit een deze van stilstand naar beneden gaat. Dit komt
omdat de er een kracht op je lichaam wegvalt. Hierdoor ben dus even in een vrije val. Omdat
zo’n val vaak heel kort duurt, is het niet geschikt voor onderzoek naar de invloed van
zwaartekracht op dagelijkse dingen.
Wetenschappers gebruiken vliegtuigen om gewichtloosheid na te bootsen. Ze laten het
vliegtuig vallen met een versnelling die gelijk is aan de g-kracht op aarde, (ca 10 m/s2),
hierdoor ontstaat er een vrije val in het vliegtuig en is de zwaartekracht in het vliegtuig dus
even niet meer voelbaar. Dat is gewichtloosheid: de aarde trekt nog wel aan de astronaut
maar deze valt in het – meevallende vliegtuig – vrij omlaag en lijkt dus in dat vliegtuig te
zweven.
Zulke vluchten worden paraboolvluchten genoemd, een naam afkomstig van de vorm van de
verloop van de vlucht. In de figuur hierboven zie je het verloop van zo’n vlucht. Eerst stijgt
het vliegtuig op, doorloopt een kromme baan en stopt met versnellen wanneer er een juiste
hoogte bereikt is. Om er voor te zorgen dat er gewichtloosheid ontstaat moet op het
vliegtuig schuin omhoog gaand vallen zodat er precies 10, nu ja 9,81 m/s2, werkt. Omdat de
luchtweerstand er voor zorgt dat het vliegtuig wat minder dan 9,81 m/s2 valt moet de piloot
een beetje extra gas geven. Dit is één van de beste manieren om gewichtloosheid na te
bootsen op aarde, daarom wordt deze techniek gebruikt om astronauten op te leiden.
Een andere vaak gebruikte manier om astronauten te trainen is onder water. Hier kan
gewichtloosheid worden nagebootst door extra gewichten aan een duiker te binden. Die extra
gewichten compenseren de opwaartse kracht van de duiker en zorgen ervoor dat de duiker in
het water zweeft. Door deze manier kan langer gewichtloosheid worden ervaren dan in
paraboolvluchten, maar er is wel de weerstand van water die bewegingen moeilijker maakt als
in lucht. Een ander nadeel is dat voorwerpen zoals gereedschap naar beneden zinken omdat
deze geen extra opwaartse kracht heeft.
VI KEUZEONDERZOEKEN
V.1 KEUZEONDERZOEK 1: ASTROLOGIE
Natuurkundigen gruwen van astrologie. Zij spreken van een pseudowetenschap die doet alsof
de positie van de planeten op het moment van jouw geboorte iets zeggen over jouw karakter.
Leerlingen vinden astrologie soms leuk. Hier vragen we ons af of er wat van klopt. Is het zo
dat karaktereigenschappen variëren met de maand van je geboorte? Is het zo dat horoscopen
die we kunnen trekken kloppen met de karaktereigenschappen die wij zelf aan iemand toekennen?
Opdracht 1 scoorbare karaktereigenschappen
Je wilt natuurlijk niet met vaag geklets aan komen zetten. Je wilt graag scoorbare eigenschappen onderzoeken. Dat zijn eigenschappen waarvan vast te stellen is of iemand ze wel of
niet bezit. Voorbeelden: driftig, gevoelig, goed in wiskunde, dom, enz. enz..
Kies minstens drie scoorbare karaktereigenschappen, let een beetje op welke eigenschappen je kiest want je moet ze op je medeleerlingen toepassen. Je neemt de leerlingen van
jouw klas als onderzoeksmateriaal. Stel van elke leerling vast of deze de drie eigenschappen
al dan niet bezit. Vraag van elke leerling het sterrenbeeld op en kijk of de sterrenbeelden
verschillen in die eigenschappen.
Opdracht 2 horoscoop controleren
Kies 5 leerlingen uit waarvan het noteren van de 3 eigenschappen geen probleem opleverde.
Noteer de eigenschappen van die leerlingen in een nette tabel in WORD. Vraag aan die
leerlingen hun geboortedatum, geboortetijdstip en hun geboorteplaats, deze zet je ook in de
tabel.
Je gaat van deze leerlingen een horoscoop trekken. Op het net zijn een aantal programma’s te
vinden waarmee je dat kunt doen, Het zijn programma’s die jouw horoscoop gratis trekken als
je wat gegevens invoert. Ga naar de website
http:///www.1horoscoop.nl
en trek voor jouw 5 leerlingen de horoscoop. Kijk of de eigenschappen die jij gescoord hebt
al dan niet kloppen met de teksten die door de computer worden uitgespuugd. Noteer je
bevindingen in de WORD-tabel
Opdracht 3 opstel schrijven
Schrijf in WORD een opstel van één A4tje over de vraag of je al dan niet in astrologie
gelooft. Verwerk in je opstel de tabel met gegevens die je verzameld hebt.
Je opstel moet een betoog zijn, met de daarbij horende indeling. Dus je begint met de
vraagstelling, dan vertel je iets over de methode om antwoord te geven, vervolgens loop je
l;angs de verzamelde informatie en tot slot geef je je antwoord.
V.2 KEUZEONDERZOEK 2: LEVEN ELDERS?
Niet overal is leven mogelijk. Op de maan bijvoorbeeld is geen leven mogelijk, er is geen
dampkring en het is er veel en veel te koud. Levende wezens kunnen er alleen met de speciale ruimtepakken van de apolloreizigers leven. En dan ook nog alleen maar voor een kleine periode. Er is op de maan zeker geen leven mogelijk zonder al de hulpmiddelen die de
apolloreizigers tot hun beschikking hadden.
Hoe zit dat op andere planeten? Er wordt wel gesproken over marsmannetjes,
maar, is er leven op Mars mogelijk? En op de binnenplaneten Venus en Mercurius? En op
de buitenplaneten Jupiter, Uranus, Saturnus en Pluto? Of anders misschien op een aantal
wat grotere asteroiden? Zijn er satellieten van de buitenplaneten met voor het leven goede omstandigheden?
De laatste jaren zijn er planeten buiten ons zonnestelsel ontdekt, je zou je kunnen
afvragen of ook daar leven mogelijk is, of kunnen we dat nooit weten?
Om de vraag of daar leven mogelijk is moet je eerst kijken wat de voorwaarden
voor leven zijn. Niet bij elke temperatuur is leven mogelijk, bij welke wel? Welke dingen
moeten er nog meer zijn behalve een goede temperatuur? De voor het ontstaan van leven
geschikte omstandigheden noemen we levensvoorwaarden.
Opdracht 1 levensvoorwaarden
Schrijf door brainstormen de volgens jouw noodzakelijke voorwaarden voor leven op.
Zoek in je biologieboek op wat men er daar over te zeggen heeft. Formuleer minstens 3
levensvoorwaarden, meer mag ook.
Formuleer de voorwaarden zo dat je de planeten satellieten en asteroïden uit ons
zonnestelsel langs kunt wandelen om te kijken of de voorwaarden vervuld zijn.
Opdracht 2 informatie zoeken op het net
Op het world wide web (WWW) staan verschillende fantastische sites over astronomie. Op de belgische site
http://www.infoster.be/negepl/
(een vertaling door Guido Hemeleers van de amerikaanse site van Bill Arnett) vind je vrijwel alle informatie over ons planetenstelsel die ‘’t ruimteonderzoek van de laatste decennia heeft opgeleverd.
Je kunt hier van alle planeten de belangrijkste gegevens vinden, de hoogste en de
laagste temperatuur, de grootte van de zwaartekracht en noem maar op. Zoek die dingen
op die van belang zijn voor het ontstaan van leven.
Om de gegevens op te slaan moet je in WORD een tabel aanmaken. Verzamel je
gegevens in een tabel met aan de ene kant alle planeten die je hebt onderzocht en aan de
andere kant de omstandigheden.
Opdracht 3 opstel schrijven
Schrijf in WORD een opstel van één A4tje over de vraag of elders in ons zonnestelsel leven
mogelijk is. Verwerk in je opstel de tabel met gegevens die je verzameld hebt.
Je opstel moet een betoog zijn, met de daarbij horende indeling. Dus je begint met de
vraagstelling, dan vertel je iets over de methode om antwoord te geven, vervolgens loop je
langs de verzamelde informatie en tot slot geef je je antwoord.