Demo - Arbeid op een hoverbal

Demo - Arbeid op een hoverbal

Demo- arbeid op een hoverbal

Omschrijving

Deze activiteit is gebaseerd op het werk van Kelly O’shae. Twee hoverballen worden op gang getrokken met twee verschillende veren. De leerlingen moeten bedenken hoe ze er voor kunnen zorgen dat beide hoverballen dezelfde eindsnelheid bereiken. Ze komen er als snel achter dat, als beide veren dezelfde kracht uitoefenen, één van beide hoverballen veel sneller gaat. De oppervlakte onder de grafiek (de arbeid) blijkt een betere voorspeller voor de eindsnelheid.

Leerdoelen

  • Leerlingen zien dat  als een voorwerp op gang wordt getrokken door een veer, de kracht op het moment van loslaten geen goede voorspeller is van de eindsnelheid..
  • Leerlingen zien dat de oppervlakte onder de F,u-grafiek wel een goede voorspeller is voor eindsnelheid.
  • Leerlingen kunnen de oppervlakte onder F,u- of F,s- grafieken gebruiken om uitspraken te doen over de eindsnelheid van voorwerpen met dezelfde massa.

Voorkennis

  • Leerlingen weten wat veerkracht is.
  • Leerlingen kunnen de Wet van Hooke toepassen.
  • Leerlingen hebben ervaring met het aflezen en interpreteren van grafieken.

Benodigdheden

  • Twee hoverballen met een paperclip aan de voorkant bevestigd.
  • Liniaal
  • Twee veren met een voldoende verschillende veerconstante (Ik gebruikte C = 3,5 N/m en C= 7,5 N/m)
  • Touwtjes voor aan de veren
  • F,u-grafieken van beide veren

Voorbereiding

  • Maak, van te voren, aan iedere veer een touwtje vast. Dit zorgt ervoor dat je de hoverball op gang kan trekken, zonder dat hij gelijk botst met de veer.
  • Het op gang trekken van één van de hoverballen vereist een beetje techniek. Oefen van te voren om de hoverballen op gang te trekken en er daarna voor te zorgen dat de bal geen last heeft van het touwtje of de veer. Dit kun je doen door de veer omhoog te trekken, zodat hij niet in de weg zit.
  • Maak van te voren twee F,u-grafieken in één diagram van beide veren.

Klassikale introductie van de demo

  • Demonstreer het op gang trekken van één hoverball. Laat duidelijk zien wat je doet om te zorgen dat de hoverball, na het op gang trekken, niet wordt gehinderd.
  • Instrueer een toa of leerling om twee hoverballen tegelijk op gang te kunnen trekken. Je kunt kiezen om beide veren even ver uit te rekken. Vraag de leerlingen wat ervoor zorgt dat beide ballen verschillende snelheden krijgen.
  • Deel de F,u-grafieken van beide veren uit.
  • Brainstorm: vraag de leerlingen met ideeën te komen voor een antwoord op de vraag hoe je ervoor kunt zorgen dat beide ballen dezelfde snelheid krijgen. Zorg dat ze in ieder geval noemen dat je met de grafiek kan kijken bij welke uitrekking beide veren met dezelfde kracht trekken.
  • Probeer het idee uit. Vraag de leerlingen of het gelukt is (Nee! Eén bal is duidelijk sneller.)
  • Brainstorm: kijk of er nog nieuwe ideeën zijn. Zo niet, introduceer dan dat je uit een grafiek ook helling en oppervlakte onder de grafiek kan aflezen.
  • Vraag of het mogelijk is om voor beide veren een uitrekking te kiezen waarbij de twee grafieken dezelfde helling hebben (Nee! Beide grafieken hebben een verschillende helling en die helling verschilt niet bij verschillende uitrekkingen).
  • Vraag of het mogelijk is om voor beide veren een uitrekking te kiezen waarbij de oppervlakte tussen F= 0 en de grafiek hetzelfde is (Ja, dit is mogelijk).
  • Kies een uitrekking voor één veer en vraag de leerlingen om de oppervlakte onder de grafiek van deze veer te bepalen. Laat ze daarna een uitrekking zoeken voor de andere grafiek, waarbij de oppervlakte onder deze grafiek (ongeveer) hetzelfde is. Als je een bovenbouw klas hebt kun je eventueel kijken of leerlingen dit exact op kunnen lossen. Laat ze de uitrekking die ze vinden rapporteren via (kleine) whiteboards of door hun meting op het bord te schrijven.
  • Voer de proef opnieuw uit met de uitrekkingen die de leerlingen hebben gevonden. Neem eventueel een gemiddelde voor hogere nauwkeurigheid. Als het goed is krijgen beide hoverballen nu (ongeveer) dezelfde snelheid.
  • Bespreek met de leerlingen welke conclusie we nu kunnen trekken. Werk toe naar een conclusie als ‘Bij gelijke oppervlakte onder een F,u-grafiek krijgen dezelfde voorwerpen ook dezelfde eindsnelheid’
  • Benadruk dat deze oppervlakte iets belangrijks moet zijn. Bepaal de eenheid van de oppervlakte (N·m) en benoem dat dit ook wel de Joule J wordt genoemd. Het woord energie hoef je nog niet te gebruiken, maar soms komen de leerlingen er zelf mee.
  • Vraag de leerlingen om met een algemene formule te komen voor het berekenen van arbeid voor veren ()
  • Vraag de leerlingen hoe de grafiek moet worden veranderd als de arbeid niet door een veer wordt uitgeoefend, maar door een motortje die een constante kracht geeft (de grafiek wordt nu een horizontale lijn. De moet worden vervangen door afgelegde weg ).
  • Vraag leerlingen met een algemene formule te komen voor het berekenen van arbeid bij een constante kracht ().

Uitvoering

  • Laat leerlingen reflectief schrijven over deze opdracht (5 minuten)
  • Indien de tijd het toelaat is dit een goed moment om ze opdrachten te geven waarbij ze uitspraken moeten doen over wat arbeid doet met snelheid. Een voorbeeld van zulke opgaven zijn te vinden in het bijgevoegde werkblad. Leerlingen kunnen eerst individueel de opdrachten maken. Daarna deel je de klas op in groepjes en vraag je ieder groepje om één van de opdrachten uit te werken.

Organisatie (optioneel)

Tijdsplanning: Twee lessen van 50 minuten

Les 1

  • 20 minuten: Introductie, uitproberen van ideeën t/m het idee van het gebruik van oppervlakte
  • 5 minuten: zoeken van een uitrekking waarbij oppervlakten onder beide grafieken gelijk zijn.
  • 10 minuten: uitproberen, formuleren van conclusies en komen tot formules
  • 5 minuten: reflectief schrijven.

Les 2:

  • 15 minuten: individueel werken aan opdrachten
  • 10 minuten: uitwerken van één van de opdrachten is groepjes
  • 5 minuten: gallery walk: laat leerlingen een post it met hun naam plakken op een bord waar ze een vraag over hebben.
  • 15 minuten: laat een paar groepen hun borden presenteren. Hierbij kun je gaan voor de borden met de meeste post-its of voor een bord waar je zelf iets interessants gezien hebt.

  • Het arrangement Demo - Arbeid op een hoverbal is gemaakt met Wikiwijs van Kennisnet. Wikiwijs is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt, maakt en deelt.

    Auteur
    Modeldidactiek
    Laatst gewijzigd
    2025-10-10 09:47:32
    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
    Deze activiteit is gebaseerd op het werk van Kelly O’shae. Twee hoverballen worden op gang getrokken met twee verschillende veren. De leerlingen moeten bedenken hoe ze er voor kunnen zorgen dat beide hoverballen dezelfde eindsnelheid bereiken. Ze komen er als snel achter dat, als beide veren dezelfde kracht uitoefenen, één van beide hoverballen veel sneller gaat. De oppervlakte onder de grafiek (de arbeid) blijkt een betere voorspeller voor de eindsnelheid.
    Leerniveau
    HAVO 4; HAVO 5; VWO 4; VWO 5;
    Leerinhoud en doelen
    Energie; Natuurkunde;
    Eindgebruiker
    leraar
    Moeilijkheidsgraad
    gemiddeld
    Studiebelasting
    1 uur 40 minuten

  • 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.

  • Gebruik
    Weergave
  • Wikiwijs is een dienst van