Thema 1 De basis van N&T

Thema 1 De basis van N&T

A. Het begin

Aan het einde van dit thema kan of kun je:

  • 6 voorwaarden voor het ontstaan van leven op een planeet benoemen.
  • 3 mogelijke theorieën voor het ontstaan van leven op Aarde benoemen en beargumenteren.
  • Uitleggen welke rol bacteriën hebben in de natuur.
  • Uitleggen hoe bacteriën zich voortplanten.
  • Uitleggen wat de oerknal was

1. Wat is N&T?

Het vak N&T staat voor Natuur & Technologie, maar wat is dat nou eigenlijk? In de eerste drie jaar dat je hier op school zit krijg je dit vak. Eigenlijk is N&T niet een vak maar een domein, er komen wel drie vakken bij elkaar; natuuurkunde, scheikunde en biologie. We gaan eerst kijken naar scheikunde, dan naar biologie en daarna naar natuurkunde.

Scheikunde

Afbeelding 1: Water

Overal om ons heen is materie. Materie is alles wat ruimte inneemt en massa heeft. Volgens die betekenis is de tafel waaraan je zit en de tablet die je hebt dus ook materie. En je bent natuurlijk zelf ook materie. Zelfs de lucht die je uitademt is materie, ook al kun je er dwars doorheen kijken en lijkt het niet te bewegen. Alles om je heen is opgebouwd uit hele kleine deeltjes: atomen. Als je naar de onderstaande afbeelding kijkt, zie je water. Het water bestaat uit watermoleculen. De watermoleculen bestaan uit atomen. Atomen zijn dus kleiner dan moleculen.

Het verschil tussen natuurkunde en scheikunde is dat bij natuurkunde de samenstelling van de moleculen hetzelfde blijven. Bij scheikunde verandert de samenstelling van de moleculen wel.

4 tips voor een perfect kopje thee
Afbeelding 2: thee

Scheikundigen kijken naar stoffen, hoe ze op elkaar reageren en hoe ze veranderen.

Scheikunde komt overal om je heen voor. Als je bijvoorbeeld suiker in je thee doet en deze lost op, wat gebeurt er dan met de suiker? Wat gebeurt er in je maag met je ontbijt?

Biologie

Biologie is de leer der leven. Het woord biologie is gevormd uit de twee Griekse woorden "bios" (leven) en "logos" (wetenschap). In de biologie worden organismen bestudeerd.

Afbeelding 3: Biologie

 

Andalusie teelt eerste cacao in europa
Afbeelding 4: cacaoboom

Misschien kost een reep Milka over een paar jaar wel 10 euro. Dit komt doordat de cacaobomen worden bedreigd door virussen die ze via luizen kunnen krijgen. Ook de opwarming van de aarde zorgt ervoor dat cacaobomen op minder plekken kunnen groeien. Dit heeft dan weer gevolgen voor de inkomsten van de cacaoboeren. Biologen zijn op zoek naar oplossingen voor dit soort problemen.

Het komend jaar ga je kennis maken met het onderdeel biologie binnen het domein N&T. Je leert hierbij zelf onderzoek doen, en duikt in thema's zoals planten en de ordening van organismen Je leest het misschien al: bij N&T krijg je niet alleen theorie maar ga je zelf ook onderzoek doen. Je oefent vaardigheden om onderzoek te kunnen doen, bekijkt organismen onder de microscoop en leert de tekenenregels.

Natuurkunde

Onderzoek naar licht, warmte of water behoort tot natuurkunde. Eigenlijk alles om ons heen en in de ruimte. Maar niet alleen naar licht, warmte of water wordt door natuurkundigen onderzoek gedaan, ook naar kracht, elektriciteit en beweging. Bij natuurkunde wordt veel gebruik gemaakt van experimenten en theorieën. Ook sterrenkunde is een onderdeel van natuurkunde.

Het zijn allemaal dingen die levenloos zijn. Dit betekent dat ze niet leven, niet gaan leven of ooit hebben geleefd. Het verschil tussen levend en levenloos wordt gekenmerkt door de zeven levenskenmerken, die je verder in dit thema leert.

Het grote verschil tussen natuurkunde en biologie is dus dat natuurkunde zich bezig houdt met de levenloze natuur en biologie houdt zich bezig met de levende natuur. Echter vallen deze twee wel onder hetzelfde domein N&T en hebben ook overlapping. De levende en levenloze natuur beïnvloeden elkaar. Het klimaat is iets levenloos, maar heeft wel invloed om welke dieren en planten er in een gebied wonen.

2. De ruimte

Als je naar de ruimte (ook wel het heelal of het universum genoemd) Arthouse Imagine Fun Behang 668100 Space/Ruimte/Sterren/Peuter ...kijkt komen alle drie de vakken samen. De kracht die ons naar de aarde trekt heet zwaartekracht en hoort bij het vak natuurkunde. De stoffen die op verschillende planeten aanwezig zijn horen bij het vak scheikunde en de levende organismen van de planeet aarde horen bij biologie. In ons zonnestelsel zijn acht planeten.

Filmpje 1: https://schooltv.nl/video/ons-zonnestelsel-acht-planeten-en-een-heleboel-sterren-en-manen/#q=zonnestelsel

Wetenschappers denken dat het heelal zo'n 13,7 miljard jaar geleden is ontstaan bij de oerknal (ook wel de big bang genoemd). Het sterrenstelsel is een verzameling van alle hemellichamen bij elkaar. Hemellichamen zijn bijvoorbeeld sterren, zoals onze eigen zon. Maar ook planeten, manen en kometen vallen hieronder.

Filmpje 2: https://schooltv.nl/video/is-er-leven-mogelijk-op-andere-planeten/#q=

Wil je meer weten over de oerknal, dan kan je deze film kijken:

https://www.bnnvara.nl/dewerelddraaitdoor/videos/250443

3. Voorwaarden voor leven op aarde

Vele onderzoekers in de geschiedenis hebben zich afgevraagd waarom er leven op Aarde is ontstaan, maar zover wij weten niet op andere planeten. Dus werden er onderzoeken gedaan, expedities in de ruimte gepland en meerdere onderzoeksmethoden toegepast, om maar een antwoord te krijgen op die vraag.

Wat daaruit voortkwam, is dat er 6 voorwaarden zijn voor het ontstaan en behouden van leven op een planeet. Dat zijn:

  • Een veilige plek in de ruimte, ver weg van exploderende hemellichamen.
  • Aanwezigheid van water, stikstof en koolstof.
  • Een vaste omloopbaan van de planeet.
  • Een ster waar de planeet omheen kan draaien.
  • Een atmosfeer die de planeet beschermt.
  • Een goede afstand tot de zon, waardoor het niet te warm is op de Aarde.

 

4. De drie theorieën

Theorie der Schepping.  

Het creationisme of "scheppingsleer" is
gebaseerd op verschillende geloofsovertuigingen. Deze theorie zegt dat de Aarde het leven te danken heeft aan een Schepper. Dit kan God, Allah, JWHW, Vishnu, Ymir of Gaia zijn.

Theorie der Oersoep

In 1953 toonden Stanley Miller en Harold Urey in een experiment aan dat, onder bepaalde omstandigheden,
levende stoffen konden ontstaan. Dit experiment
wordt gezien als aanwijzing voor hoe het leven op Aarde kon
ontstaan, dit noemden zij de
Oersoep.
In het experiment wordt een mengsel van bepaalde levenloze stoffen blootgesteld aan een elektrische lading. Deze elektrische lading is hetzelfde als de bliksem die vroeger op Aarde insloeg. Uit het experiment kwam naar voren dat er levende stoffen gevonden werden ná de elektrische lading. Deze levende stoffen zagen er echter niet uit als het leven op Aarde die wij nu kennen, maar was veel simpeler. Deze stoffen vertoonden een aantal van
de levenskenmerken die we later in dit thema nog gaan behandelen.

Theorie der buitenaards leven

Er zijn veel mensen die geloven dat het leven niet op Aarde is ontstaan, maar vanuit het heelal komt en voor
'besmetting' heeft gezorgd op Aarde. Deze mensen geloven simpelweg dat er levende stoffen te vinden zijn
in het heelal in bijvoorbeeld gesteenten, die rondvliegen en neerstorten op Aarde.

Een kleine subgroep van deze mensen gaat nog een stapje verder, zij geloven dat er buitenaardse groepen levende wezens zijn die opzettelijk hun 'zaden' op Aarde verspreiden.

5. De oudste levensvorm

Je hebt net gelezen over het experiment waarbij twee mannen aantoonden dat er onder invloed van elektriciteit en bepaalde stoffen, leven kon ontstaan. Dit eerste leven is de simpelste levensvorm die we kennen. Gek genoeg zijn er nu, miljarden jaren na het ontstaan van leven, nog steeds organismen die er precies zo uitzien als het leven op aarde toen.

Deze organismen noemen we de bacteriën. Deze bacteriën leven overal. Ze leven op je huid, op planten, op je eten, op je kleding, op de deuren en op de vloeren. Ze zweven zelfs constant door de lucht. Daarom is dit ook meteen de meest wijdverspreide en succesvolste levensvorm op aarde. Ze zijn letterlijk constant overal. Bacteriën bestaan maar uit 1 cel, daarom kunnen we ze niet zien met het blote oog! Ze zijn daar simpelweg te klein voor.


Voortplanting

Alle bacteriën planten zich voort door middel van deling. Dat wil zeggen dat 1 bacterie "groeit" tot hij twee keer zo groot is en zichzelf opsplitst in 2 exacte kopieën.

1 bacterie wordt 2

2 bacteriën worden 4

4 bacteriën worden 8

8 bacteriën worden 16

etc etc, zie ook onderstaand filmpje:

https://www.youtube.com/watch?v=gEwzDydciWc

Bacteriën en de mensheid

Ondanks dat mensen het vaak niet door hebben, zijn bacteriën letterlijk overal om je heen. (psst, vindt je bacteriën nou heel interessant? Klik dan op het blauwe woordje "overal" om meer te lezen op de site van Micropia!)

Bacteriën kunnen zowel "slecht" of "goed" zijn. Zij zelf hebben geen bewustzijn en proberen gewoon te bestaan, maar mensen kunnen ze wel gebruiken of last van ze hebben.

Bacteriën zijn heel erg nuttig in de natuur! Zij eten namelijk delen van dode dieren en planten op en zetten dat om in stoffen die levende dieren en planten weer kunnen gebruiken. Op deze manier blijft de cirkel van leven doorgaan.

6. Oefeningen

  1. Wat is géén voorwaarde voor leven op een planeet?
    a. Zuurstof
    b. Een vaste omloopbaan
    c. Een atmosfeer
  2. Wat hebben de Theorie der schepping en de Theorie der buitenaards leven gemeen?
  3. Waarom kunnen wij bacteriën niet zonder hulpmiddelen zien?
  4. Een bacterie kan zichzelf klonen
    a. Waar
    b. Niet waar
  5. Bij welke theorie hoort het geloof dat een schepper de Aarde heeft gemaakt?
  6. Waarom zijn bacteriën nuttig in de natuur?
  7. Het vak biologie gaat over alles wat leeft. Hoe kan je bewijzen dat iets leeft?
  8. Wat is het verschil tussen het vak scheikunde en tussen het vak natuurkunde?
  9. Hoe heet de ster die op onze planeet voor licht zorgt?
  10. Als onderzoekers onderzoek zouden doen naar de volgende onderwerpen, bij welk vak zou het dan horen? Schrijf het vak bij het nummer. Kies uit: natuurkunde, biologie en scheikunde.
    1. de overgang van ijs naar water
    2. het gooien van een bal
    3. de bacterien in je darmen
    4. de geur van parfum
    5. de samenstelling van de lucht
    6. de zwaartekracht van de aarde
    7. het menselijk brein
  11. Wat is groter, moleculen of atomen?
  12. Wat is het verschil tussen het vak biologie en het vak natuurkunde?
  13. Wat is een voorbeeld van een hemellichaam?
  14. Bekijk filmpje 1 uit paragraaf 'de ruimte'. Welke twee soorten planeten hebben wij in ons zonnestelsel?
  15. Bekijk filmpje 2 uit paragraaf 'de ruimte'. Wat zit er tussen Mars en Jupiter in?

B. Scheikunde: de basis

Je hebt net gelezen over het experiment waarbij twee mannen aantoonden dat er onder invloed van elektriciteit en bepaalde stoffen, leven kon ontstaan. Dit eerste leven is de simpelste levensvorm die we kennen. Gek genoeg zijn er nu, miljarden jaren na het ontstaan van leven, nog steeds organismen die er precies zo uitzien als het leven op aarde toen.

Deze organismen noemen we de bacteriën. Deze bacteriën leven overal. Ze leven op je huid, op planten, op je eten, op je kleding, op de deuren en op de vloeren. Ze zweven zelfs constant door de lucht. Daarom is dit ook meteen de meest wijdverspreide en succesvolste levensvorm op aarde. Ze zijn letterlijk constant overal. Bacteriën bestaan maar uit 1 cel, daarom kunnen we ze niet zien met het blote oog! Ze zijn daar simpelweg te klein voor.


Voortplanting

Alle bacteriën planten zich voort door middel van deling. Dat wil zeggen dat 1 bacterie "groeit" tot hij twee keer zo groot is en zichzelf opsplitst in 2 exacte kopieën.

1 bacterie wordt 2

2 bacteriën worden 4

4 bacteriën worden 8

8 bacteriën worden 16

etc etc, zie ook onderstaand filmpje:

https://www.youtube.com/watch?v=gEwzDydciWc

Bacteriën en de mensheid

Ondanks dat mensen het vaak niet door hebben, zijn bacteriën letterlijk overal om je heen. (psst, vindt je bacteriën nou heel interessant? Klik dan op het blauwe woordje "overal" om meer te lezen op de site van Micropia!)

Bacteriën kunnen zowel "slecht" of "goed" zijn. Zij zelf hebben geen bewustzijn en proberen gewoon te bestaan, maar mensen kunnen ze wel gebruiken of last van ze hebben.

Bacteriën zijn heel erg nuttig in de natuur! Zij eten namelijk delen van dode dieren en planten op en zetten dat om in stoffen die levende dieren en planten weer kunnen gebruiken. Op deze manier blijft de cirkel van leven doorgaan.

1. Wat is scheikunde?

In een van de vorige lessen hebben wij het gehad over materie, daar gaan wij nu verder op in. Materie zijn alle waarneembare stoffen die massa en ruimte innemen. Scheikunde gaat over stoffen: de eigenschappen van stoffen en het gedrag van stoffen. Als je stoffen bij elkaar doet, kan er bijvoorbeeld een scheikundige reactie optreden, waarbij de samenstelling van de materie verandert. Als je azijn en bakpoeder met elkaar mengt, gaat het schuimen: er is een gas ontstaan. De samenstelling van het azijn en het bakpoeder zijn verandert. Later leer je meer over de opbouw van stoffen en over chemische reacties.  

Wil je dit proefje uitproberen? Kijk hier hoe je dat kunt doen!

Scheikunde gaat dus over stoffen. Dat is belangrijk, omdat stoffen overal om ons heen zijn. Wij bestaan zelf ook uit stoffen! Wij gebruiken stoffen om in leven te blijven, maar ook om ons leven makkelijker te maken. Denk maar aan lekker eten, de stoel waar je op zit en de ipad die je gebruikt. Dat alles heb je te danken aan de scheikunde.

Wat kun je nog meer met scheikunde doen?

https://www.youtube.com/watch?v=uBq3f5nRr5U

2. Het herkennen van stoffen

Om stoffen te kunnen gebruiken, is het belangrijk dat je weet met welke stof je te maken hebt. Je kan een stof herkennen aan zijn stofeigenschappen. Wanneer er 1 of meer stofeigenschappen verschillen, heb je te maken met verschillende stoffen.

Een voorbeeld: Roestvrij staal (in het engels ‘stainless steel’) en aluminium zijn beide glanzende, zilverkleurige metalen. Er zijn ook eigenschappen die anders zijn. Zo roest aluminium minder snel dan staal en is het een stuk lichter. Belangrijke eigenschappen als je een materiaal gaat kiezen om iets van te maken!

Sommige stofeigenschappen kun je weergeven met een getal. Denk aan het kookpunt. Water kookt bij 100 graden celcius. Het kookpunt is een voorbeeld van een stofconstante.

Hier wat voorbeelden

  • kleur: goud heeft een eigen kleur.

  • geur: benzine kun je ruiken.

  • smaak: suiker heeft een zoete smaak.

  • brandbaarheid: aardgas is brandbaar, water niet.

  • giftigheid: koolmonoxide is een giftig gas.

  • dichtheid: de dichtheid van water is 1 kg/dm³

  • kookpunt: het kookpunt van alcohol is 78°C

  • smeltpunt: het smeltpunt van alcohol is -114 °C

  • oplosbaarheid in water: keukenzout is goed oplosbaar in water.

  • geleidbaarheid van stroom: koper geleidt de stroom goed.

3. Fases van stoffen

Bij koken gaat een stof van vloeistof naar een gas. De stof zelf verandert niet, maar de fase van de stof wel. Een stof kan vast zijn (bijvoorbeeld ijs), vloeibaar (water) of een gas (waterdamp). Maar, zowel ijs, water en waterdamp bestaan uit waterdeeltjes. Het is dus allemaal dezelfde stof. De fase van een stof is dus geen stofeigenschap: alle stoffen kunnen in alle fasen voorkomen. De fase van een stof bij een bepaalde temperatuur is wel een stofeigenschap. Iedere stof gaat namelijk bij een bepaalde temperatuur over in een andere fase. Water gaat bij 100 graden celcius over van vloeibaar naar gas, terwijl aluminium pas bij 2470 graden celcius (!) overgaat van vloeibaar naar gas.  

Wanneer een stof van vast naar vloeibaar gaat noemen we dat smelten (denk aan je ijsje op een warme zomerdag). Als een stof van vloeibaar naar gas gaat, dan kookt de stof en verdampt deze (denk aan het verdampen van water).  

Fasen atomen

4. Oefeningen

1. Wat is materie?


 

2. Kan de samenstelling van materie veranderen door een scheikundige reactie?


 

3.In de theorie staat dat azijn en bakpoeder samen gaan schuimen, noem hier nog een voorbeeld van.


 

4. Waarom denk je dat bakpoeder en azijn gaan schuimen?


 

6. Kan een stof meerdere stofeigenschappen hebben?

 

 

7. Welke drie verschillende fases zijn er in scheikunde?

 

 

8. Op hoeveel graden Celsius kookt alcohol?

 

 

 

9. Op welk punt smelt zuurstof? (in graden C)

 

 

 

10. Hoe noem je de fasen overgang van:

  • vast naar vloeibaar
  • vloeibaar naar gas
  • vloeibaar naar vast
  • gas naar vloeibaar

 

C. Scheikunde: de basis

1. De bouwstenen van stoffen

We hebben vorige week geleerd dat scheikunde gaat over stoffen. Al deze stoffen zijn opgebouwd uit hele kleine bouwstenen.

Deze bouwstenen noemen wij in de scheikunde moleculen. Iedere stof heeft zijn eigen soort moleculen en aan die moleculen kunnen wij de verschillende stoffen herkennen. Suiker bestaat uit andere moleculen dan water

De moleculen zijn weer opgebouwd uit atomen. Er zijn maar een beperkt aantal atomen. Op aarde komen 118 verschillende atoomsoorten, ook wel elementen genoemd, voor. Deze elementen zijn weergegeven in het periodiek systeem. De combinaties van atoomsoorten zijn er ontzettend veel. Je kunt dus heel veel soorten moleculen en dus heel veel verschillende stoffen maken.  

2. Zuivere stoffen en mengsels

Als we een stof hebben die maar uit een soort moleculen bestaat, dan noemen wij dit in de scheikunde een zuivere stof. Bij een mengsel zijn er minimaal 2 molecuul soorten aanwezig. Denk hierbij bijvoorbeeld aan je kopje thee of limonade in de koelkast, in deze vloeistoffen zijn naast water nog andere stoffen aanwezig wat maakt dat wij ze in de scheikunde mengsels noemen.

Maar… Moleculen zijn zodanig klein dat wij als mensen niet in staat zijn om met het blote oog losse moleculen te onderscheiden om zo te zien of we te maken hebben met een zuivere stof.  Hoe doen wij dat dan in de scheikunde?

Een proefje dat je kunt doen om te bepalen of een stof een mengsel is of een zuivere stof, is door een thermometer in de stof te zetten en de stof te verwarmen totdat deze kookt. Zie je de stof borrelen en een gas ontstaan? Kijk dan naar de temperatuur. Wanneer een stof zuiver is blijft de temperatuur tijdens het koken constant. Dat wil zeggen dat de temperatuur gelijk blijft totdat alle vloeistof is omgezet naar gas. Dit heet een kookpunt. Bij een mengsel verandert de temperatuur wel tijdens het koken. Een mengsel heeft een kooktraject in plaats van een kookpunt. Hetzelfde geldt voor smelten: een zuivere stof heeft een smeltpunt, terwijl een mengsel een smelttraject heeft. Zo kom je er dus achter of je stof een zuivere stof is!

3. Soorten mengsels

Er zijn drie verschillende soorten vloeibare mengsels. Een oplossing, een emulsie en een suspensie. Een oplossing is een mengsel van een vaste stof, vloeistof of gas in vloeistof. Bij het mengsel kan je niet meer herkennen welke stof vast, vloeibaar of gas was. Het is een helder mengsel, je kunt er makkelijk doorheen kijken, maar kan wel alle kleuren hebben. Denk hierbij bijvoorbeeld aan suikerwater of limonade.

De tweede soort mengsel is een suspensie. Hierbij zit een vaste stof in een vloeistof, maar kan die vaste stof niet oplossen. Je kunt de vaste stof nog zien zitten als dit grote deeltjes zijn en als je lang genoeg wacht, zakken die deeltjes naar beneden. Bijvoorbeeld vruchtvlees in sinaasappelsap. Het kan ook zijn dat de deeltjes vaste stof zo klein zijn dat je ze niet kunt zien. Je kan een suspensie dan herkennen omdat de vloeistof troebel is: Je kunt er niet doorheen kijken.

Een emulsie is een mengsel van twee niet in elkaar oplosbare vloeistoffen worden gemengd. Denk hierbij bijvoorbeeld aan water en olie. Als je die bij elkaar voegt zullen ze niet mengen en blijf je twee lagen zien. Pas wanneer je een emulgator toevoegt, een stofje dat wel met beide stoffen kan mengen, krijg je een geheel Een emulgator om water en olie met elkaar te mengen is lechithine, een stofje dat in ei zit. Door ei, olie en water te mengen maak je mayonaise!

Naast de vloeibare mengsels zijn er ook drie mengsels met gassen en één soort mengsel van metalen.

Allereerst schuim: hierbij is er een mengsel van gas en een vloeibare stof. Het gas is hierbij verdeelt door de vloeibare stof. Denk hierbij bijvoorbeeld aan cola. Het tegenovergestelde mengsel van schuim is nevel. Dit is ook een mengsel van gas en een vloeibare stof. Hierbij is de vloeibare stof fijnverdeeld door het gas. Het bekendste voorbeeld hiervan is mist. Het laatste voorbeeld van een mengsel van gas is rook. Hierbij is een vaste stof gemengd met gas. Een voorbeeld hiervan is de rook die je ziet bij verbranding.

Het allerlaatste mengsel is een mengsel van metalen, dit noem je legering. Deze hoeven jullie nu nog niet te weten.

Wil je de uitleg over soorten mengsels nog eens bekijken? Klik dan hier voor een uitlegvideo op Youtube.

4. Opdrachten

Wat is het verschil tussen een emulsie en een suspensie?


Geef 3 voorbeelden van een emulsie


geef 3 voorbeelden een suspensie


Water heeft een vriespunt 0 graden Celsius, zou het vriespunt van water hoger of lager zijn al als er zout wordt toegevoegd?


Wat is een emulgator?


Noem 5 verschillende atomen en zet ze op volgorde van atoomnummer?


Als jij een scheikundeproefje mag verzinnen, wat zou jij dan willen doen?


Hoe zou een suspensie scheiden?


Noem 1 van de 3 mengsels van gassen en 1 soort metaal


Hoe splits je een emuslie?

D. Natuurkunde: de basis

Wat is natuurkunde?

Natuurkundigen onderzoeken alles wat te maken heeft met levenloze natuur: materie, straling en energie. Ze stellen hypotheses op en met behulp van experimenten controleren ze of hun hypotheses kloppen. Hoe deze wetenschap zich in de loop van de jaren heeft ontwikkeld tot wat hij nu is, lees je in deze paragraaf van de wikiwijs. Ook vertellen we je alles over natuurkunde op school.

 

 

 

1. Hoe natuurkunde begon

Natuurkunde, ook wel fysica genoemd, bestaat eigenlijk al sinds de oudheid. Wetenschappers hielden zich toen bezig met allerlei vraagstukken. De levenloze natuur was een populair onderwerp, net als de levende natuur (biologie).

Vragen waar natuurkundigen zich in die tijd onder meer mee bezighielden waren:

  • Hoe ontstaat onweer?
  • Waarom valt een appel naar beneden?
  • Waaruit bestaat het heelal?

Voor veel van dit soort vraagstukken werden theorieën bedacht die verwezen naar goden. Op dat moment waren de goden de meest logische verklaring voor anders (nog) niet verklaarbare fenomenen.

Ook ontstonden al in de oudheid heel wat verklaringen die meer in lijn lagen met de verklaringen van nu. Toch betekent dat niet dat de uitleg van toen ook klopte.

Natuurkunde is namelijk, net als andere wetenschappen, altijd uitgegaan van theorieën. Die worden voor waar aangenomen tot het tegendeel bewezen is.

In de oudheid werd echter nog weinig gebruik gemaakt van experimenten. Dat gebeurde pas veel later.

Zelfs in de middeleeuwen speelden experimenten nog niet zo’n grote rol in de natuurkunde. Toen was het de religie die deze wetenschap domineerde. De kerk oefende een grote druk uit op de wetenschappers door middel van censuur en zelfs geweld.

Pas rond het begin van de 17e eeuw kreeg de ratio meer ruimte en verdween religie meer naar de achtergrond. Wetenschappers konden vanaf die tijd pas echt vrij onderzoek doen.

Dat wil overigens niet zeggen dat natuurkundigen van voor de 17e eeuw dom waren. Met hun kennis zijn piramides gebouwd en is de scheepvaart op gang gekomen.

2. Natuurkunde nu

De moderne natuurkunde ontstond rond het jaar 1900. In de tijd daarvoor was nog steeds een aantal fenomenen onverklaard gebleven. De lijst met alle onopgeloste problemen was nog lang. Die vroeg dus om nieuwe theorieën en onderzoeken.

Onderwerpen die nu nog steeds bestudeerd worden door natuurkundigen zijn onder andere:

  • kracht en beweging
  • straling
  • warmte
  • licht
  • magnetisme en elektriciteit

Voor al die onderwerpen geldt dat de samenstelling van de stoffen niet mag veranderen. Als dat wel het geval is, hoort dat onderzoek bij scheikunde (internet link). In de blog over het verschil tussen natuurkunde en scheikunde (internet link) lees je hier meer over.

Natuurkunde is een combinatie van theorieën en experimenten. Dat maakt dat het vak behoort tot de wetenschap.

Een natuurkundige begint het onderzoeksproces met een theorie. Op basis van die theorie voert hij een experiment uit. De uitkomsten daarvan zijn de basis voor nieuwe theorieën, enzovoort.

Natuurkundigen streven naar eenvoud en juistheid. Albert Einstein zei ooit dat een verklaring zo eenvoudig mogelijk moet zijn, maar niet eenvoudiger. Daarmee bedoelde hij dat de verklaring ook echt moet kloppen.

Fysica kent aardig raakvlakken met andere exacte wetenschappen, zoals wiskunde, scheikunde, astronomie en biologie.

3. Natuurkunde op school

Iedere leerling op het voortgezet onderwijs krijgt op z’n minst één jaar te maken met het vak natuurkunde.

Ook op school worden theorie en experimenten aan elkaar gekoppeld. Maar hoe zit het eigenlijk met de theorie die je krijgt op de havo en het vwo?

Natuurkunde havo

Natuurkunde havo bovenbouw is verdeeld in een aantal subcategorieën:

  • Beeld- en geluidstechniek
  • Beweging en energie
  • Materialen
  • Aarde en heelal
  • Meten en regelen
  • Menselijk lichaam
  • Natuurkunde en technologie

Tijdens het natuurkunde examen havo krijg je open vragen voor je kiezen over bovenstaande onderwerpen. Je moet niet alleen berekeningen doen maar je moet ook begrippen kennen, kunnen uitleggen en de onderwerpen in een andere context kunnen toepassen.

Natuurkunde vwo

Voor natuurkunde vwo bovenbouw gelden weer andere subcategorieën:

  • Golven
  • Beweging en wisselwerking
  • Lading en veld
  • Straling en materie
  • Quantumwereld en relativiteit
  • Natuurwetten en modellen
  • Leven en aarde

Natuurkunde helpt je vooruit

Of je nu nog scholier bent of onderzoeker in een natuurkundelab, het vak natuurkunde biedt altijd prachtige uitdagingen.

Je leert de wereld begrijpen en ziet daardoor de logica van dingen sneller. Laat je dus vooral inspireren door dit prachtige vak!

Hoe leer je voor Natuurkunde?

Hoe je leert voor Natuurkunde kan je in het volgende you tube filmpje bekijken:

https://www.youtube.com/watch?v=ozwIDoM8z9A

Wat is Beta?

https://www.wismon.nl/news/wat-is-beta

Uitleg vele filmpjes over Natuurkunde onderwerpen

https://meneerwietsma.nl/

Maar op youtube zijn ook heel veel goede uitlegfilmpjes te vinden.

4. Opdrachten

1. Wat is het verschil tussen Scheikunde en Natuurkunde?

2. Wat is het verschil tussen Biologie en Natuurkunde?

3. Geef een voorbeeld van wat je bij Natuurkunde kan onderzoeken.

4. Waarom doen Natuurkundige proeven?

5. Leg uit wat deze uitspraak betekend: Natuurkundigen streven naar eenvoud en juistheid.

6. Waarom moet je een verslag schrijven van een experiment?

E. Natuurkunde: de basis

1. Magnetisme

Magneten hebben twee polen: een noordpool en een zuidpool.

De twee verschillende polen trekken elkaar aan, terwijl twee dezelfde polen elkaar juist afstoten. De kracht tussen de twee polen komt van het magnetisch veld dat magneten opwekken.

Magnetisme: Hoe Werkt Het Precies? (Uitleg)

Bekijk het volgende filmpje van schooltv

https://schooltv.nl/video/magneten-hoe-werken-ze-eigenlijk/

 

 

2. Aardmagnetisme

Bekijk het filmpje van Natuurkunde uitgelegd.nl:

https://www.kennisplatform.nl/wat-is-een-magnetisch-veld/

Bekijk ook het de video van schooltv.nl waarin uitgelegd wordt dat de aarde een magneet is:

https://schooltv.nl/video/het-klokhuis-onze-planeet-is-een-magneet/#q=magnetisme

Aardmagnetisch veld - Wikipedia

 

aarde-magneet

MZ = Magnetische Zuidpool

MN = Magnetische Noordpool

GZ = Geografische Zuidpool

GN = Geografische Noordpool

Door het magnetisme van de aarde wijst de magneet van een kompasnaald naar het geografische noorden(Noordpool). De noordkant van de kompasnaald wordt aangetrokken door de zuidkant van het aardmagnetisch veld. De noordpool = de zuidpool van het aardmagnetisch veld.

3. Hoe schrijf je een verslag.

Het verslag moet de volgende onderdelen hebben en in deze volgorde.

 

Titel

(wáár gaat het verslag over?) + Naam + Klas

Boven een verslag moet een titel gezet worden. De titel moet duidelijk maken waar het verslag over gaat.

Onderzoeksvraag

(wát ga je onderzoeken?)

Wat wil je te weten komen met dit onderzoek? Soms zijn er meerdere onderzoeksvragen. Je verdeelt de onderzoeksvraag dan in hoofd- en deelvragen.

Hypothese

(wát denk je dat er gaat gebeuren?)

Wat denk je dat het antwoord is op je onderzoeksvraag? Wat verwacht je dat er gaat gebeuren? De hypothese moet niet zomaar een gok zijn. Je moet altijd aangeven waarom je denkt dat dit het antwoord is. Je maakt dan gebruik van dingen die je al weet, van de theorie die je al gehad hebt.

In de natuurkunde doe je ook wel eens onderzoek zonder hypothese. Dan hoeft deze niet in het verslag. Dit staat er dan in de opdracht bij.

Benodigdheden

(welke spullen heb je gebruikt voor dit experiment?)

Welke spullen heb je allemaal nodig gehad om deze proef uit te kunnen voeren? Maak een duidelijke lijst.

Werkwijze

(wát heb je gedaan?)

Maak een tekening/foto van je opstelling. Er moet in de werkwijze precies staan hoe je dit onderzoek (stap voor stap) gedaan hebt. Indien je precies gedaan hebt wat in het boek staat dan mag je gewoon verwijzen naar je boek (dus zie boek blz...). Als je van het voorschrift ben afgeweken moet je dat hier opschrijven.

 

Resultaten

(wát heb je waargenomen of gemeten?)

Wat neem je waar? Wat heb je gezien? Wat heb je gemeten? Bij de resultaten horen de beschrijvingen van wat je waargenomen hebt. Als de waarnemingen in getallen uitgedrukt worden, moet je deze in een tabel zetten en de getallen ook in een grafiek weergeven.

Ook moeten hier de antwoorden op de vragen komen die in het boek gesteld worden.

Maak van je resultaten ALTIJD een tabel!

Als dingen opvallen in de tabel of grafiek, zet je dat erbij en probeer je een verklaring te geven.

Zijn je resultaten logisch of juist niet? Geef een verklaring met behulp van wat je hebt gezien tijdens het experiment.

Kijk op de volgende pagina voor uitleg over tabellen en grafieken.

 

Conclusie

(wát is het antwoord op de onderzoeksvraag en klopte je hypothese?)

Je wilde iets te weten komen met de proef en in de conclusie laat je zien wát je te weten gekomen bent. Je geeft antwoord op je onderzoeksvraag. Schrijf er ook bij of je hypothese klopte of niet.

 

Evaluatie

(wát ging goed en wát zou je de volgende keer anders of beter doen?

Kijk terug naar je onderzoek en bedenk wat goed ging en wat niet. Hoe zou het beter kunnen worden. Zou het ook nauwkeuriger kunnen?

 

Een tabel maken:

 

Er is altijd een grootheid die je zelf kiest en een grootheid die je daarbij meet.

(zelf gekozen) grootheid (eenheid)

gemeten grootheid (eenheid)

...........

............

...........

............

 

Vaak ga je met je resultaten verder rekenen. Dan moet je één of meer extra kolommen aan je tabel toevoegen, om deze uitkomsten ook in de tabel te vermelden.

 

Een grafiek maken:

 

  • zet de zelfgekozen grootheid op de horizontale as en de gemeten grootheid op de verticale as.
  • verdeel je assen zo dat je metingen mooi in het diagram passen en de grafiek niet te klein wordt.
  • zet je resultaten als kruisjes in het assenstelsel
  • teken een vloeiende lijn die mooi bij de meetpunten past. De meetpunten hoeven niet per sé op de lijn te liggen. Als je denkt dat het een rechte lijn is, teken je de lijn met een liniaal.
  • houd rekening met wat er tijdens het experiment is gebeurd. Als een meting niet helemaal goed ging, kan dat een reden zijn dat hij verder van de lijn af ligt.

4. Opdrachten

1. Waar of niet: Als je een staafmagneet met een noord- en een zuidpool doormidden zaagt houdt je een losse noordpool en een losse zuidpool over.
O Waar
O Niet waar
O Hangt ervan af
 
2. Een niet-magnetische paperclip wordt tóch door een magneet aangetrokken dit komt door …
O magnetisch veld
O elektrisch veld
O influentie
 
3. Een kompasnaald wijst naar de magnetische … van de aarde.
O noordpool
O zuidpool
O geen van beide
 
4. Waarom is het belangrijk om aantekeningen te maken tijdens een experiment?
 
5. Wat is het nut van een 'Onderzoeksvraag' bij een experiment?

 

F. Omrekenen

1. Omrekenen met eenheden

Wat is een eenheid?

De meter (m) is de eenheid van lengte. Als je er het woord milli (afgekort met m) voor zet krijg je millimeter (afgekort met mm). Milli betekent 0,001. Een millimeter is dus een duizendste meter. Dus: 1 mm = 0,001 m en 1m = 1000 mm.

Voor de eenheid m kun je ook een ander voorvoegsel zetten: kilo (k), hecto (h), deca (da), deci (d), centi (c) Je krijgt dan het onderstaande omrekenrijtje.

Elk stapje is 10 keer zo klein.

Omrekenrijtje km-mm:

 

km              hm              dam            m                dm              cm              mm

: 10  ←          →   x 10

 

Het omrekenen van oppervlakte of inhoud:

Oppervlakte bereken je door de lengte keer de breedte te doen.

In het figuur hiernaast zou dat betekenen 4 x 3. De oppervlakte is dus 12. In de natuurkunde hebben we er graag een eenheid bij. Aangezien het hier toevallig cm zijn kunnen we zeggen. 4 cm x 3 cm = 12 cm2.

 

Blijkbaar is 1dm3 gelijk aan 1000 cm3.

Een eenheid van een oppervlaktemaat herken je aan het kwadraat dat boven de eenheid staat. Bijvoorbeeld: m2. Dezelfde voorvoegsels kunnen voor zulke eenheden staan. In het omrekenrijtje worden de stapjes nu alleen x100 en : 100. Indien er een derde macht boven een eenheid staat, bijvoorbeeld: m3, dan worden de stapjes in het omrekenrijtje x 1000 en : 1000.

Een andere eenheid van volume is liter.

Afgesproken is:

1 liter = 1 L  =1 dm3

1 milliliter = 1 mL  = 1 cm3

         

 

2. Omrekenen met samengestelde eenheden

Een samengestelde eenheid is een eenheid die bestaat uit twee of meerdere eenheden: je moet bij het omrekenen rekening met beide eenheden houden. Een bekend voorbeeld van een samengestelde eenheid is km/h (km per 1 uur). Vaak is het gebruik van een verhoudingstabel aan te raden. In deze paragraaf gaan we dergelijke eenheden omrekenen.

Voorbeeld opgave:

 

Reken 24 km/ h om naar m/s

Aanpak:

* maak een verhoudingstabel en noteer daarin de eenheden die uiteindelijk gewenst zijn

 

 

Afstand (m)

 

 

 

 

 

Tijd (s)

 

 

 

 
 

* Reken de afstand in m en de tijd in s om en noteer dit in de tabel

24 km = 24000 m

1 uur = 3600 s

 

 

Afstand (m)

 

24000

 

 

 

Tijd (s)

 

3600

 

 
 

* Je wilt de afstand (m) per 1 seconde weten dus noteer 1 seconde in de tabel en reken het aantal meters uit.

:3600

 

Afstand (m)

 

24000

 

6,66667

 

Tijd (s)

 

3600

 

1
 

                                                                                                       :3600

Dus het antwoord is 6,7 m/s (antwoord in 2 cijfers geven met eenheid erachter)    

 

Andersom kan ook: Reken 30,0 m/s om in km/h                          

 

30 m = 0,030 km

1 s = 1/3600 uur = 0,000278 uur (afgerond)

x 3600

 

Afstand (km)

 

0,030

 

108

 

Tijd (h)

 

0,000278

 

1
 

x 3600

dus 108 km/h.


 

 

3. Opdrachten

Opgave 1

Reken om:

a        580             cm     = ................         m

b        0,030          dm    = ................         cm

c        0,075          cm     = ................         dm

d        15               km    =.................         cm

Opgave 2

Noteer hieronder het omrekenrijtje voor kiloliter tot milliliter (kL-mL)

Opgave 3

Reken om:

a        280             ms     = ................         s

b        0,0450        kN     = ................         N

c        0,0135        cg      = ................         dg

d        8815           kL     =.................         daL

Opgave 4

Inhoud bereken je door lengte x breedte x hoogte te doen.

Hierboven zie je 2 even grote kubussen (1dm =10 cm)

a        Bereken de inhoud van blok P in dm3
 

Blok P                                                                          Blok Q

b        Bereken de inhoud van blok Q in cm3

Opgave 5

Reken om:

a        12               cm3   = ........................ m3

b        0,030          dm3   = ......................... cm3

c        0,075          dam3 = ......................... dm3

d        15               mm3 =.......................... dam3

Opgave 6

Reken om:

         a        273  mL    = ....................     L                        

         b        25,0 mL    = ....................     dm3                              

         c        285   cm3   = ....................     mL

         d        0,352 L      = ......................   mL

Opgave 7

Arent en Dotty meten samen de inhoud van hun huiskamer. Arent verricht de metingen met een meetlint. Na 5 minuten schrijft hij de metingen op en berekent de inhoud. Dotty wil het veel preciezer meten. Ze gebruikt een geodriehoek. Na 14 cm zet ze telkens een streepje en schuift ze de geo op. Het kost een hoop tijd maar na 1 uur en 10 minuten heeft ze alle metingen gedaan. Hieronder zie je de meetresultaten.

 

 

 

 

Arent

 

Dotty

 

Lengte

 

12,4 m

 

612,3 cm

 

Breedte

 

6,0 m

 

1216,8 cm

 

Hoogte

 

2,7 m

 

273,1 cm

 

a        Leg uit wie naar jouw mening het beste gemeten heeft.

b        Kun je de afwijkingen in de meetresultaten verklaren? (noem minimaal 2 dingen)

c        Bereken de inhoud van de huiskamer met de metingen van Arent in liters.

d        Bereken de inhoud van de huiskamer met de metingen van Dotty in liters.

e        Reken beide gegevens om in m3.  In hoeveel cijfers nauwkeurig zou je in inhoud (in m3) van de huiskamer kunnen opschrijven?

Rekenen met samengestelde eenheden

Opgave 1

Reken om:

a        120 km/h    =                                    m/s

b        88 km/h      =                                    m/s

c        40 m/s        =                                    km/h

d        78 m/min   =                                    m/s

Je kunt op dezelfde manier nu ook andere samengestelde eenheden omrekenen. Je hoeft niet eens de eenheden te kennen.

Opgave 2

        Reken om:

a        68 J/kg       =                                    kJ/g                     (J = joules)

b        800 V/m     =                                    kV/km                 (V = volt)          

c        400 kN/hm =                                   N/m

d        0,345 j/s     =                                    kJ/h

 

Er bestaan ook samengestelde eenheden met machten. Deze kun je ook omrekenen.

Rekenvoorbeeld:

Reken om:

56,0 dag/cm3 =                       kg/L

56 dag = 0,56 kg

1 cm3 = 0,001 dm3 = 0,001 L

 

 

Massa (kg)

 

0,56

 

560

 

Volume (L)

 

0,001

 

1
 

 

Dus 560 kg/L

 

Opgave 3  

Reken om:

a        34 mg/mL            =                          g/cm3

b       2,99 g/L               =                          kg/m3

c        0,045 kg/L           =                          mg/mL

d       509   cg/dam3      =                          hg/L

 

Je kunt op dezelfde manier nu ook andere samengestelde eenheden omrekenen. Je hoeft niet eens de eenheden te kennen.

Opgave 4

Reken om:

a        809 J/m3     =                 kJ/L

b       45 m/s2       =                 km/s2*                

c        780 J/A2     =                 mJ/mA2

d       987 W/cm2 =                W/m2* = VWO opgave

Opgave 5  

Arent en Dotty meten de dichtheid (aantal gram per 1milliliter) van suiker. Arent giet wat suiker in een maatcilinder, leest het volume af en bepaalt de massa. Dotty is het er niet mee eens. Arent meet het volume van de lucht tussen de suikerkorrels ook mee. Dotty besluit het anders aan te pakken. Ze meet een hoeveelheid water in een maatcilinder af. Doet daar 100 gram suiker bij en leest nu het nieuwe volume af.

 

a        Leg uit wie volgens jou de beste methode heeft.

 

Resultaten en berekeningen van Arent

Massa suiker:      45 gram

Volume suiker     28 mL

 

 

Massa (g)

 

45

 

 

 

Volume (mL)

 

28

 

1
 

 

b       Bereken de dichtheid van suiker op de manier van Arent in g/mL

Resultaten van Dotty:

Massa suiker                 100 gram

Volume water begin     100 mL

Volume water eind       155 mL

 

c        Bereken de dichtheid van suiker op de manier van Dotty in g/mL

d       Reken beide dichtheden om in kg/m3                                  

 

VWO stof:

Opgave 6  

Arent en Dotty kopen een mooie nieuwe auto. Ze noemen hun auto broem. Ze willen graag de dichtheid van Broem weten. Broem heeft een massa van 1299 kg en een volume van 1,75 m3.

a        Bereken de dichtheid van Broem in g/mL (maak een verhoudingstabel zoals in opgave 5)

De familie gaat op vakantie en ze stouwen Broem helemaal vol. Dotty (68 kg) heeft 2 koffers van 30 kg per stuk. Arent (88 kg) neemt ook een tas mee van 20 kg. Alle tentbenodigdheden en tent wegen samen 35 kg. Arent zegt: Nu is de dichtheid van de auto wel 2 x zo groot geworden. Natuurlijk is Dotty het er niet mee eens. Zij denkt dat de dichtheid minder dan 2x is toegenomen.          

b        Bereken wie er gelijk heeft.

 

  • Het arrangement Thema 1 De basis van N&T is gemaakt met Wikiwijs van Kennisnet. Wikiwijs is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt, maakt en deelt.

    Auteur
    Spinoza20first Domein Natuur & Technologie 2
    Laatst gewijzigd
    04-10-2021 15:25:00
    Licentie

    Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding 4.0 Internationale licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding vrij bent om:

    • het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of bestandsformaat
    • het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken
    • voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden.

    Meer informatie over de CC Naamsvermelding 4.0 Internationale licentie.

    Aanvullende informatie over dit lesmateriaal

    Van dit lesmateriaal is de volgende aanvullende informatie beschikbaar:

    Toelichting
    Dit is de wikiwijs van thema 1 "de basis van N&T"
    Eindgebruiker
    leerling/student
    Moeilijkheidsgraad
    gemiddeld

  • Downloaden

    Het volledige arrangement is in de onderstaande formaten te downloaden.

    Metadata

    LTI

    Leeromgevingen die gebruik maken van LTI kunnen Wikiwijs arrangementen en toetsen afspelen en resultaten terugkoppelen. Hiervoor moet de leeromgeving wel bij Wikiwijs aangemeld zijn. Wil je gebruik maken van de LTI koppeling? Meld je aan via info@wikiwijs.nl met het verzoek om een LTI koppeling aan te gaan.

    Maak je al gebruik van LTI? Gebruik dan de onderstaande Launch URL’s.

    Arrangement

    IMSCC package

    Wil je de Launch URL’s niet los kopiëren, maar in één keer downloaden? Download dan de IMSCC package.

    Voor developers

    Wikiwijs lesmateriaal kan worden gebruikt in een externe leeromgeving. Er kunnen koppelingen worden gemaakt en het lesmateriaal kan op verschillende manieren worden geëxporteerd. Meer informatie hierover kun je vinden op onze Developers Wiki.

  • Wikiwijs is een dienst van