0. Introductie NaSk
1. Waarnemingen
Doelen
- Je kunt de vijf zintuigen benomen die mensen gebruiken om dingen waar te nemen.
- Zien; horen; ruiken; voelen; proeven
- Je kunt uitleggen waarom je voorzichtig moet zijn met waarnemingen doen.
- Helemaal met ruiken en proeven.
- Je kunt de zintuig ruiken veilig toepassen.
- Je kunt uitleggen wat het verschil is tussen een waarneming en een conclusie.
- Je kunt zelf goede waarnemingen doen.
Waarnemen
Het vak natuur- en scheikunde gaat niet alleen maar om leren uit je boek. Dit jaar ga je ook zelf onderzoek doen. Op die manier leer je kijken naar de wereld om je heen.
Goed onderzoek doen begint met waarnemen. Waarnemen doe je met behulp van zintuigen. De meeste mensen beschikken over 5 zintuigen. Met je zintuigen kun je:
- Zien;
- Horen;
- Ruiken;
- Voelen;
- Proeven.
Een goede waarneming bevat geen conclusie of verklaring van de waarneming. Een conclusie is dat wat je hebt ontdekt aan de hand van de waarnemingen. Bijvoorbeeld:
- Zien: Oranje/ geelachtig licht dat van hout af komt.
- Horen: Knetterende geluidjes.
- Ruiken: Rookachtige geur.
- Voelen: Warmte.
Conclusie: Het hout staat in brand.
Oefening: Waarnemingen doen
Start
Pas op!!!
Je gebruik van je zintuigen is natuurlijk heel erg handig als je dingen wilt onderzoeken. Toch moeten we leren van de fouten die gemaakt zijn uit het verleden. Vroeger toen de wetenschappers nog nieuwsgierige mensen waren werd er vaak gebruik gemaakt van alle zintuigen.
Men proefde alle nieuwe ontdekte stoffen nog en roken er veelvuldig aan. Het ongelukkige wetenschapper werd daar heel ziek van en dat eindigde soms in een tragedie.
Tegenwoordig gaat dat anders. De wetenschappers hebben met elkaar afgesproken nooit zomaar dingen te proeven voordat ze uitvoerig getest zijn. Op school is het dus verboden om tijdens het practicum dingen te proeven.
Ook met ruiken moet je voorzichtig zijn. Je ademt notabene een stof in en we weten dat dat niet altijd goed voor je is. We moeten dus voor zichtig zijn. De afspraak is dat wetenschappers deftig ruiken. Hoe dan?
- Je houd de fles of het bekerglas een beetje van je af.
- Je haalt de dop van de fles.
- Wapper dan heel deftig met je handen boven de fles.
- Snuif een klein beetje lucht op.
Experiment: Waarnemingen doen
Test je zintuigen in dit experiment. Je gaat een aantal kleine experimenten doen die te maken hebben met je zintuigen. Je krijgt van je docent een opdrachtenblad en werk deze uit.
Als je goed hebt waargenomen krijg je een geheim wachtwoord. Kunnen jullie deze ontrafelen?
Het Esdal Mysterie (Waarnemingen)
2. Meten is weten!
Doelen
- Je kunt uitleggen uitleggen wat het verschil is tussen een grootheid en een eenheid.
- Je kunt voorbeelden geven van meetinstrumenten die je kunt gebruiken bij een bepaalde grootheid.
- Bijvoorbeeld: Tijd meet je met een stopwatch.
- Je kunt een aantal voorbeelden geven van grootheden en eenheden.
- Bijvoorbeeld: Grootheid Tijd, Eenheid Seconden
- Je kunt eenheden omrekenen.
- Je kunt deze kennis toepassen op praktijk situaties.
Wat meet je eigenlijk?
Ongemerkt meten we er wat vanaf met zijn allen. Even google maps checken om te kijken hoe ver het fietsen is en hoe lang je erover doet. Of de hoeveelheid melk dat in het beslag moet om een taart te bakken. Maar wat meet je eigenlijk?
Een belangrijk onderdeel van NaSk is waarnemingen doen met behulp van meetinstrumenten. Je kunt dan een waarde geven aan dat wat je hebt waargenomen. Dus stel je zegt het is warm vandaag dan kun je die warmte ook meten als de temperatuur in graden Celsius. Je kunt je waarneming uitdrukken in een getal.
Een grootheid is een belangrijk begrip als je het hebt over meten, want een grootheid kun je meten. Met een grootheid geef je aan wat je precies aan het meten bent.
Enkele grootheden:
- Tijd;
- Afstand;
- Volume (inhoud);
- Temperatuur;
- Massa.
De eenheid
Nu je weet wat een grootheid is kunnen we een stapje verder gaan. Een grootheid alleen zegt namelijk niet zoveel. Kijk maar naar dit voorbeeld: de afstand (grootheid) naar school is 150. Als je dit tegen iemand zegt dan vraagt die persoon zich af wat je bedoelt. 150 meter? 150 kilometer? Om duidelijk te maken wat je bedoelt gebruik je ook altijd een eenheid.
Een eenheid zegt iets over wat je precies gemeten hebt. Je maakt duidelijk wat je bedoelt. Hier een aantal voorbeelden.
| Grootheid: |
Eenheid: |
| Tijd |
seconden (s), milliseconden (ms), minuten (min.), uren (h), dagen, jaren, eeuwen. |
| Afstand |
millimeter (mm), centimeter (cm), decimeter (dm), meter (m), decameter (dam), hectometer (hm), kilometer (km). |
| Volume |
milli-liter (mL), centi-liter (cL), deci-liter (dL), liter (L), deca-liter (daL), hecto-liter (hL), kilo-liter (kL). |
| Inhoud/volume |
kubiekemillimeter (mm3), kubiekecentimeter (cm3), dm3, m3, dam3, hm3, km3. |
| Massa |
milligram (mg), centiegram (cg), dg, g, dag, hg, kg |
| Temperatuur |
Graden Celsius (oC), Fahrenheid (oF) of Kelvin (K) |
Iemand begrijpt een gemeten waarneming pas goed als je het volgende doet:
Grootheid = getal + eenheid. Dus: de afstand naar school is 150 meter! (Of korter: Afstand = 150 m)
Omrekenen van eenheden!
Als je nog eens goed kijkt naar de eenheden op de vorige pagina dan zie je iets bijzonders. Een eenheid is vaak een combinatie van een voorvoegsel en naam. Bijvoorbeeld: millimeter of kilogram. Die voorvoegsels die zeggen wat over de grootte van het getal wat ervoor staat. 1 kilo betekent eigenlijk 1000. Dus 1 kilogram betekent 1000 gram. Die voorvoegsels gebruik je om een ingewikkeld getal wat makkelijker op te schrijven.
Je kunt de afbeelding hieronder gebruiken als hulp om de eenheden om te rekenen. Voor meter mag je gerust gram of liter invullen. De manier van omrekenen verandert niet.
Het Esdal Mysterie (Meten is Weten)
3. Stofeigenschappen
Doelen
- Je kunt uitleggen wat stoffen zijn.
- Je kunt voorbeelden geven van stoffen.
- Je kunt uitleggen wat stofeigenschappen zijn.
- Je kunt voorbeelden geven van stofeigenschappen.
- Je kunt stofeigenschappen herkennen.
- Je kunt de dichtheid van een stof uitrekenen.
- Je kunt met behulp van de dichtheid uitzoeken van welke soort stof een stof is gemaakt.
- Je kunt zelf de dichtheid bepalen.
Wat zijn stoffen?
Bij natuur- en scheikunde ga je het vaak over stoffen hebben. Alleen moeten we het begrip stoffen even uitleggen. Als we het in de volksmond hebben over stoffen dan hebben we het vaak over de stoffen in kleding.
Bij NaSk betekent het iets meer. Je kunt stoffen het beste uitleggen als: Alles wat je om je heen ziet bestaat uit een soort stof!.
- Je drinkt de stof water,
- Je zit aan een tafel van de stof hout,
- De elektriciteitkabels bestaan uit de stof koper.
Werken met stoffen kan heel erg gevaarlijk zijn. Je kunt namelijk niet zomaar een slok nemen uit de chloorfles. Daarom hebben sommige stoffen veiligheidspictogrammen. Dat zijn plaatjes die je informatie geeft over het mogelijke gevaar van een stof.
Wat zijn stofeigenschappen?
Een glas gevuld met water of een glas gevuld met aceton zien er hetzelfde uit. Het zijn namelijk beiden kleurloze vloeistoffen, maar een is goed voor je en de andere niet. Daarom is het handig om wat te weten over stofeigenschappen. Stofeigenschappen zijn de eigenschappen die bij een soort stof horen en niet veranderbaar zijn. Met behulp van de stofeigenschappen kun je stoffen herkennen.
Het verschil tussen water en aceton kun je niet zien, maar wel ruiken. Geur is dus een belangrijke stofeigenschap. Hieronder enkele stofeigenschappen:
- Geur: het verschil tussen aceton en water.
- Kleur: koper is rood/oranje van kleur.
- Smaak: suiker is zoet en keukenzout is zout.
- Brandbaarheid: wil een stof branden of niet.
- Oplosbaar in water: zand niet en zout wel.
Een stofeigenschap is niet veranderbaar. Dus de vorm, de massa en de inhoud van een stof zeggen niets over de stof zelf. Ze zijn geen stofeigenschappen, je kunt ze veranderen.
Stofeigenschappen zijn dat het hout bruin / brandbaar is. Maar de vorm en het gewicht zijn geen stofeigenschappen.
Dichtheid
Een belangrijke stofeigenschap waarmee we veel stoffen kunnen herkennen is de dichtheid. De dichtheid van een stof geeft aan hoeveel een stof weegt (massa) bij een bepaalde inhoud (volume).
De dichtheid van de stof water is 1,0 g/cm3. Daar staat eigenlijk 1,0 gram per kubieke centimeter. Dat wil zeggen dat 1,0 cm3 water dus 1,0 g weegt. Heb je 2,0 cm3 water dan weegt dat 2,0 g, enzovoorts.
Elke stof heeft zijn eigen dichtheid die we vaak kunnen op zoeken in een tabel. Als je van een onbekende stof de dichtheid bepaald dan kun je er dus achter komen waar deze stof van gemaakt is.
De dichtheid bereken je als volgt:
\(Dichtheid = {massa \over volume}\) OF \(p = {m \over V}\)
- Dichtheid (p) = ... g/cm3
- Massa (m) = ... g
- Volume (V) = ... cm3 (= mL)
Voorbeeld:
Jorieke heeft een ring gekregen van haar Oma. Ze wil graag weten van welke stof deze ring is gemaakt. Ze heeft de ring gewogen en de massa = 20,5 g. Het volume van de ring is 2,0 cm3. Bereken de dichtheid van de ring en zoek uit van welke stof de ring is gemaakt.
- Gegevens: Massa = 20,5 g, Volume = 2,0 cm3
- Gevraagd: Dichtheid = ?
- Formule: \(Dichtheid = {massa \over volume}\)
- Berekening: Dichtheid = 20,5 : 2,0 = 10,5
- Antwoord: Dichtheid = 10,5 g/cm3 dat komt overeen met de stof zilver
Hoe bepaal je de dichtheid?
4. Afstand, Snelheid en Tijd
Doelen
- Je leert het verschil tussen schatten en meten.
- Je kunt zelf een keuze maken wanneer je beter kunt schatten dan meten.
- Je kunt uitleggen wat men bedoelt met een beweging.
- Je kunt een (afstand, tijd) diagram maken.
- Je kunt de gemiddelde snelheid uitrekenen.
- Je kunt omrekenen van m/s naar km/h en andersom.
Schatten of meten
Hoeveel knikkers zouden hier in gaan?
In de praktijk moet je wel eens iets meten. Dat kan de lengte van een ruimte zijn of het gewicht van een klont boter in de taart. Je kunt deze metingen heel erg precies doen, maar dat kost vaak tijd. Het kan ook zijn dat je de meetinstrumenten niet thuis hebt.
We kunnen dan kiezen om de waarden te schatten. Je bepaalt dan ongeveer de waarde van je meting. De afstand kun je namelijk nauwkeurig met een rolmaat meten, maar je kunt ook stappen van ongeveer een meter nemen. Of je kunt een weegschaal pakken voor de boter of ongeveer die hoeveelheid afsnijden.
Als je een keuze moet maken om iets te meten, bedenk dan altijd voor jezelf hoe nauwkeurig het moet zijn.
De beweging
In ons dagelijkse leven bewegen we er wat van af. 's Ochtends stap je op de fiets om naar school te gaan, in school verplaats je je tussen de lokalen, etc.
Een beweging is de verplaatsing in een ruimte die je doet in een bepaalde tijd. Je kunt een beweging weergeven met behulp van een (afstand, tijd) diagram. Je meet dan de afgelegde afstand op een bepaald moment.
Dan kun je bijvoorbeeld de afgelegde afstand van een fietser elke seconde bijhouden. Hieronder zie je een grafiek. Hoeveel afstand heeft de fietser na 20 seconde afgelegd?
Hoe maak je nou een (afstand, tijd) diagram?
- ) Teken een assenstelsel. De tijd is altijd op de horizontale (x)-as. Op de horizontale as zet je namelijk altijd alles wat jij zelf bepaalt. De afstand zet je op de verticale (y)-as. (Let op: heb je de assen een naamgegeven?)
- Bedenk een goede schaalverdeling.
- Teken zo nauwkeurig de meetpunten in je grafiek.
- Teken een vloeiende lijn door je meetpunten heen.
- Je grafiek is nu klaar.
De gemiddelde snelheid
Een beweging kan snel of langzaam gaan. Voor mensen is dat heel lastig in te schatten. Daarom berekenen we vaak de gemiddelde snelheid. De grootheid snelheid wordt vaak uitgedrukt in de volgende twee eenheden:
- kilometer per uur (km/h)
- meter per seconde (m/s)
De gemiddelde snelheid kun je uitrekenen met een formule:
\(gemiddelde snelheid = {{afstand} \over tijd}\)
Als je de afstand invult in kilomters en de tijd in uren dan krijg je de gemiddelde snelheid in kilometer per uur. Het zelfde geldt natuurlijk voor de afstand in meter en de tijd in seconde.
Voorbeeld: Joachim fietst met zijn racefiets een rondje van 20 kilomter in 30 minuten. Bereken de gemiddelde snelheid in km/h.
Gegevens: Afstand = 20 kilometer en tijd = 30 minuten = 0,5 uur.
Gevraagd: Gemiddelde snelheid in km/h
Formule: \(gemiddelde snelheid = {{afstand} \over tijd}\)
Berekening: Gemiddelde snelheid = 20 : 0,5 = 40
Antwoord: gemiddelde snelheid = 40 km/h
Omrekenen van m/s naar km/h
Soms is het handiger om de snelheid in km/h te weten in plaats van in m/s of andersom. Dan kun je een rekenregel toepassen. Hiervoor heb je het magische getal van 3,6 nodig.
Wil je van m/s naar km/h dan vermenigvuldig je het getal met 3,6. Dus: 10 m/s x 3,6 geeft 36 km/h.
Wil je van km/h naar m/s dan deel je door 3,6. Dus: 72 km/h : 3,6 geeft 20 m/s.
Het onderste plaatje kun je als geheugensteuntje leren.
5. Vingerafdrukken
Doelen
- Je kunt uitleggen wat een vingerafdruk is.
- Je kunt uitleggen hoe een vingerafdruk tot stand komt.
- Je kunt uitleggen waarom vingerafdrukken zo speciaal zijn.
- Je kunt uitleggen hoe je een vingerafdruk zichtbaar kunt maken.
- Je kunt zelf een vingerafdruk zichtbaarmaken,
- Je kunt uitleggen hoe men onderzoek doet naar vingerafdrukken.
- Je kunt zelf een vingerafdruk onderzoeken.
Waarom zo bijzonder?
Ieder persoon heeft een aantal unieke kenmerken. Een van die kenmerken waarmee je een persoon kunt herkennen zijn de vingerafdrukken. Men heeft uitgezocht dat zelfs identieke tweelingen verschillende vingerafdrukken hebben.
Wat is een vingerafdruk eigenlijk? Je huid zit vol met kleine puntjes waar zweet- en talgklieren onder zitten. Deze produceren een laagje vet op de huid die je huid soepel houden. Deze klieren zitten ook in je vingers. Daarnaast is er nog iets bijzonders aan de hand, want tijdens het opgroeien ontstaan er op de vingers lijnen. Elke vinger krijgt zijn eigen patroon. En die zijn per persoon verschillend.
Dat laagje vet gaat ook op die lijnen zitten. Raak je vervolgens iets aan met je vinger dan laat je dat laagje vet achter. Het is een soort stempel en het vingerafdruk staat op een voorwerp. Deze kun je dan gebruiken om iemand te identificeren (herkennen).
Hoe maak je vingerafdrukken zichtbaar?
Je kunt op verschillende manieren vingerafdrukken zichtbaar maken. Hieronder gaan we er een paar doornemen.
Een vinger kun je dus zien als een soort stempel. Daarom gebruikt de politie bij verdachte mensen zelfde soort manier om de vingerafdruk van een verdachte zichtbaar maken. De vinger van een verdachte wordt dan op een stempelkussen gelegd en voorzichtig wordt dan de vinger op een blaadje gestempeld. De vingerafdruk die hieruit ontstaat kan vergeleken worden met vingerafdrukken die gevonden zijn op een plaatsdelict.
Op een plaatsdelict gaan de onderzoekers op zoek naar de vettige afdrukken. Dat kunnen ze op meerdere manieren doen.
- De vingerafdruk kan worden bedekt met een dun laagje donker gekleurd poeder.
- De vingerafdruk kan worden bedekt met een poeder dat onder een speciale UV-lamp oplicht.
- De vingerafdruk kan met een speciale lijm worden vastgezet.
- De vingerafdruk kan met een heel dun laagje goud worden vastgezet.
Ontcijferen van een vingerafdruk!
Het onderzoek doen naar vingerafdrukken heet met een moeilijk woord dactyloscopy. Een geoefende onderzoeker kan de opvallende kenmerken van een vingerafdruk herkennen en markeren. Die opvallende kenmerken heten dactyloscopische punten. Hieronder vind je de hoofdpatronen die een vingerafdruk kan hebben. :
Hoofdpatronen alleen zijn vaak niet genoeg om een goed beeld te krijgen van een vingerafdruk. Daarom zoeken de onderzoekers ook vaak naar kleine verschillen. Hieronder kun je een paar zien.
Als onderzoeker ga je op zoek naar 10 herkenbare punten. Komen ze overeen? Dan heb je een match.
6. Temperatuur en tijd
Doelen
- Je kunt uitleggen wat het begrip energie betekent.
- Je kunt voorbeelden van soorten energie geven.
- Je kunt uitleggen wat warmte-energie kan.
- Je kunt benoemen dat temperatuur een grootheid is en dat graden Celsius een eenheid is.
- Je kunt uitleggen waardoor het komt dat warme voorwerpen afkoelen. Hiervoor gebruik je het begrip evenwicht.
- Je kunt een (temperatuur, tijd)-diagram aflezen.
- Je kunt een (temperatuur, tijd)-diagram maken.
Energie
Waarom wordt je moe na het fietsen?
Bij nask is er één begrip dat je heel erg vaak gaat horen. We praten namelijk graag over energie. Het begrip energie is moeilijk uit te leggen, want het heeft veel betekenissen. In het dagelijkse leven praten we over energie als een persoonlijke eigenschap. Bijvoorbeeld: "ik heb zoveel gefietst vandaag, dat ik helemaal geen energie meer heb."
Maar we weten eigenlijk niet zo goed wat energie is. Energie kun je niet zien, voelen of vasthouden. We kunnen alleen het gevolg van energie zien. Energie is de mogelijkheid om iets te veranderen.
Hier een aantal voorbeelden:
- Bewegingsenergie: Zorgt dat de plaats van een voorwerp verandert.
- Warmte-energie: Zorgt dat de temperatuur verandert.
- Elektrische-energie: Zorgt dat elektrische apparaten kunnen werken.
Hoe zit het dan eigenlijk met ons voorbeeld? Waarom voel je je moe na een lange dag fietsen? Nou dat komt, omdat als je op de fiets zit je bewegingsenergie moet maken. Anders kom je niet vooruit. Die bewegingsenergie maken je spieren door het verbranden van je eten. In eten zit chemische-energie die je lichaam gebruikt om te kunnen bewegen of warm te blijven. Raakt de chemische-energie op dan voel je je moe.
Warmte
Als we het over warmte hebben dan hebben we het over warmte-energie. Warmte-energie zorgt ervoor dat voorwerpen opwarmen en dat kunnen wij ook voelen. Denk maar aan een vuurkorf gevuld met brandend hout. Door de verbranding komt er een hele boel warmte vrij en die kun je voelen.
Alleen het voelen van warmte zegt ons niet zoveel. In de natuurkunde kijken we dan naar de grootheid temperatuur. De temperatuur van een voorwerp zegt je precies hoe warm of koud het is. De meest gebruikte eenheid is graden Celsius of oC.
Warmte-energie heeft de mogelijkheid om de temperatuur in te veranderen. De temperatuur bepaal je met een thermometer.
De temperatuur rond een vuurkorf kan aardig oplopen. Pas dus maar op!
Evenwicht
Stel je zet een kopje thee en gaat je huiswerk maken. Na een uur hard werken denk je ineens aan je thee. Je neemt een slok en denkt getsie het is helemaal koud. De vraag is: "waarom worden warme dingen weer koud?"
De natuur is altijd op zoek naar evenwicht. Dat wil zeggen dat een verschil in temperatuur niet mogelijk is. Door het theewater te koken heb je veel warmte-energie in het water gestopt. De lucht die om het kopje heen zit heeft die energie niet, maar wil dat wel graag. Daarom snoept iets wat kouder is altijd een beetje energie weg van het warme voorwerp. Net zolang totdat ze beiden even warm zijn en dus in evenwicht met elkaar zijn.
De thee zal dus nooit kouder worden dan de temperatuur van de ruimte waarin het staat.
Wat vindt jij van koude thee?
(Temperatuur, tijd)-diagram
De temperatuur neemt af met de tijd. Dat betekent dat hoe langer jij wacht hoe lager de temperatuur wordt. Je kunt dit verwerken in een (temperatuur, tijd)-diagram. Dat is een grafiek waarin je de temperatuur weergeeft aan de hand van de tijd.
Bijvoorbeeld elke 10 seconden meet je de temperatuur. Je zult zien dat de temperatuur in het begin sneller afneemt dan aan het einde. Hieronder zie je een voorbeeld van een (temperatuur, tijd)-diagram. Wat is de temperatuur na 30 minuten?
De politie maakt ook vaak gebruik van dit principe. Stel men vindt een kopkoffie op een plaatsdelict. Dan kunnen ze de temperatuur van de inhoud meten. Als deze warmer is dan kamertemperatuur dan kunnen ze aardig goed schatten hoe lang dat kopje er tenminste gestaan heeft.
Ze testen dat door eerst zelf een (temperatuur, tijd)-diagram te maken in dezelfde ruimte met een vergelijkbaar kopje koffie. Als je de grafiek hebt dan kun je kijken hoe lang het duurde voordat het kopje koffie was gevonden.
