Jongens en wetenschap. Deel 1

[p. 85]

Natuurkunde-Proeven
met doodgewone Dingen

Laten we eens proberen om de ingewikkelde apparaten weg te laten waarmee de natuurkunde-leraar ons de natuurwetten wil verklaren en bewijzen, en laten we eens bij alledaagse voorwerpen blijven, die je in elk huishouden aantreft! We zullen zien dalhethelemaal niet zo moeilijk is, om uil elk hoofdgebied van de natuurkunde enkele mooie proeven te doen. Daardoor krijgen we niet alleen leerrijk inzicht in het natuurgebeuren, maar kunnen we ons bovendien prettig bezig houden. Beginnen we alvast met de

Mechanica

1^o Het stabiele Evenwicht

Benodigdheden: Een drinkglas, een kurk, 2 vorken en een naainaald.

Hel verbazende bij deze proef is dat alles alleen in evenwicht blijft door de ondersteuning van de naald op de glasrand.

Verklaring: Een lichaam bevindt zich in stabiel evenwicht als het loodrecht boven het zwaartepunt ondersteund wordt. (Hier de plaats van de naald op de rand van het glas.)

2^o De Traagheid of Inertie

Benodigdheden: Een fles, een strook papier en een geldstuk (kleiner dan de opening van de fles).

Trek je de strook papier langzaam weg, dan gaat het geldstuk mee; maar ruk je het in horizontale richting weg, dan valt het muntstuk in de fles.

Verklaring: Elk lichaam bezit het streven om in de toestand te blijven waarin het is. Doorhetsnelle wegrukken van de strook papier wordt de beweging niet ophetmuntstuk overgebracht, dus valt dit in de fles.

3^o Middelpuntvliedende Kracht

Benodigdheden: Een emmer, half met water gevuld.

Zolang de emmer cirkelvormig door de lucht gezwaaid wordt valt er geen druppel water uit.

[p. 86]

Verklaring: Een lichaam dat een kring beschrijft om één punt heeft de neiging om zich, ten gevolge van de middelpuntvliedende kracht, van het middelpunt te verwijderen. Daardoor drukt het water ook dan op de bodem van de emmer, als die met de opening naar onder gericht is.

4^o De slinger

Benodigdheden: 3 kleine uien of appelen, een draad, een meter, spelden en een horloge.

De slingers van verschillende lengte slingeren met ongelijke snelheid:

de draad van 1 m doel 1 slingering per seconde,

die van 25 cm doel 2 slingeringen per seconde,

die van 11 cm doel 3 slingeringen per seconde.

Verklaring: De slingerduur van een slinger is afhankelijk van zijn lengte: hoe korter de slinger, des te sneller de slingering: de kwadraten van de slingeringsgetallen zijn omgekeerd evenredig met de slingerlengte.

5^o Het soortelijk Gewicht

Benodigdheden: Een drinkglas, spiritus, een beetje slaolie en water.

Het glas wordt half met water gevuld; dan giet je langzaam en voorzichtig spiritus langs de rand in het glas, tot er een laag van ongeveer 2 cm op het water staat. Nu laat je met een lepel een beetje slaolie achter elkaar voorzichtig in de spiritus glijden. De olie zinkt maar tot aan de wateroppervlakte en blijft hier in de vorm van een bol hangen.

Verklaring: Vloeistoffen leggen zich volgens hun soortelijk gewicht in lagen op elkaar. Het lichtst is de spiritus; de zwaardere olie zinkt en vormt, ten gevolge van haar cohesie, een bol. Het water is het zwaarst, daarom drijven spiritus en olie er boven op.

6^o Drukverhoudingen van een Vloeistof

Benodigdheden: Een blikken bus, een spijker en een hamer.

Als je in de zijwand van een blikken bus met een spijker 4 openingen boven elkaar slaat en je laat boven in de bus

[p. 87]

water lopen, dan is de sterkte van de 4 straaltjes verschillend.

Verklaring: Hoe dieper de opening onder de oppervlakte van 't water ligt, hoe sterker de waterstraal.

7^o De Luchtdruk

Benodigdheden: 2 drinkglazen met gelijke opening, een kaars en een stuk papier.

De kaars in het onderste glas wordt aangestoken, de glasopening wordt met een goed doordrenkt papier bedekt en het tweede glas er op gezet. Het licht dooft weldra uit en, wordt het bovenste glas opgeheven, dan blijfthetonderste glas er aan vastzitten.

Verklaring: Door de verbranding van de zuurstof wordt de lucht inhetonderste glas verdund. De atmosferische druk van buiten perst de twee glazen dus tegen elkaar.

8^o Elasticiteit

Benodigdheden: 10 knikkers, 2 linialen.

Als je met 1, 2 of 3 knikkers tegen de rij van overblijvende knikkers stoot dan zal er, aan het eind van de rij, hetzelfde aantal knikkers loskomen en verder rollen.

Verklaring: De gebruikte energie plant zich door de knikkers voort en is op het eind even groot als bij het begin.

9^o Aerodynamica

Benodigdheden: Een strook dun karton en een potlood.

Blaast men van onder op naar de kartonnen strook, dan spreekt het vanzelf dat ze zich verheft. Ze legt zich echter ook dan horizontaal, als men over de bovenzijde van de strook blaast.

Verklaring: De lucht, die over het vlak glijdt dat naar boven gewelfd is, zuigt de strook naar boven. Vandaar de gewelfde vorm van de vliegtuigvleugels.

[p. 88]

Warmteleer

10^o Warmte door Wrijving

Benodigdheden: Een fles met glazen stop en een touw.

Als je een touw om de hals van een fles doet en de fles vlug heen en weer beweegt, dan worden fles en louw warm. Vastzittende glazen stoppen krijg je op die manier los.

Verklaring: De door wrijving gebruikte energie wordt in warmte omgezet. Omdat warmte de lichamen uitzet wordt de hals van de fles wijder en laat ze de vastgeklemde stop vrij.

11^o Uitzetting door Warmte

Benodigdheden: 3 Kaarsen.

Als je tussen twee ongelijk verwarmde kamers de deur op een kier zei en de kaarsvlam op verschillende plaatsen in de opening houdt, dan wijst de bovenste vlam naar de koudere en de onderste naar de warmere kamer, terwijl die in het midden rustig verder brandt.

Verklaring: Door verwarming vermindert het soortelijk gewicht van een lichaam. De lichtere, warme lucht stijgt op en verlaat de warme kamer door het bovenste deel van de spleet. Daardoor wordt de zwaardere koude lucht door het onderste deel van de spleet in de warmste kamer gezogen. (Oorzaak van het ontstaan van de winden.)

12^o Geleiding van de Warmte

Benodigdheden: Een blikken bus, 3 staafjes van gelijke dikte: één uit hout, één uit ijzer en één uit koperdraad, 3 knikkers, een waskaarsje en kokend water.

De knikkers worden met druppels van het brandende waskaarsje aan het eind van de staafjes vastgemaakt. Giet je de blikken bus tot op een vierde vol met kokend water, dan gaat eerst de knikker aan het koperen staafje los en dan die aan het ijzeren staafje, terwijl de knikker aan het houten staafje vastblijft.

Verklaring: De warmte plaatst zich door verschillende vaste lichamen ongelijk voort. Koper is een betere warmtegeleider dan ijzer; hout is een slechte warmtegeleider.

[p. 89]

13^o Smeltwarmte

Benodigdheden: Sneeuw of fijngestampt ijs, een schoteltje, een thermometer en heet water.

Als je gelijke gewichtsdelen sneeuw of ijs met gelijke gewichtsdelen water van 80° C begiet, dan krijg je na het smelten, ijswater van 0° C. Eigenlijk zou je toch een warmere watertemperatuur verwacht hebben, omdat sneeuw en ijs bij het meten met de thermometer eveneens 0° C aanwijzen.

Verklaring: Om ijs of sneeuw te smelten is een hoeveelheid warmte nodig die een gelijk gewicht water van 0° tot 80° C kan verwarmen. Deze smeltwarmte draagt niets bij tot verhoging van de temperatuur.

Acoustiek
(Geluidsleer)

14^o Voortplanting van het Geluid

Benodigdheden: Een lepel en een stuk touw.

Als je de lepel door slingeren aan het touw tegen een hard voorwerp laat slaan, dan hoor je een sterke klokketoon.

Verklaring: De geluidslingeringen van de lepel worden door het touw en de vingers heen, beter naar het gehoororgaan gevoerd dan door de lucht.

15^o Terugkaatsing van het Geluid

Benodigdheden: 2 paraplu's en een zakhorloge.

Als je je oor in de nabijheid van de ene parapluknop houdt, dan hoor je het tikken van het horloge dat aan de knop van de andere paraplu bevestigd is.

Verklaring: Geluidsgolven worden weerkaatst zoals lichtstralen. De beide paraplu's werken hier als holle spiegels. De één kaatst de geluidsgolven die vanhethorloge uitgaan terug naar de andere paraplu die ze in één punt weer verenigt.

[p. 90]

16^o Acoustische Slingeringen

Benodigdheden: Een wijnglas met geslepon rand, een stukje gevouwen zijdepapier.

Als je met je nagel legen het glas tikt, dan gaat het papiertje daartegenover springen. Het kan er zelfs afvallen als het geluid sterk genoeg is.

Verklaring: Door het tikken gaat de rand van het glas trillen. Daarbij blijven sommige plaatsen in rust (knopen). Vandaar dat het papiertje, naar gelang van zijn plaats en die van de vinger op de glasrand, in rust blijft of gaat springen.

Magnetisme

17^o De Magneetnaald

Benodigdheden: Een schrijfpen, schijfjes kurk, een bordje en een magneet.

Een schrijfpen, waarvan je de punt met de zuidpool van een magneet bestreken hebt en op een kurkschijfje in het water laat zwemmen, gaat in de richting Noord-Zuid staan.

Verklaring: Elk magnetisch stuk ijzer, dat zich horizontaal vrij bewegen kan, richt zich met de ene pool naar het Noorden en met de andere naar het Zuiden, omdat we de aarde zelf als een magneet kunnen beschouwen.

Electriciteit

18^o Wrijvingselectriciteit

Benodigdheden: Een krant, een borstel en snippers papier.

Als je met een droge borstel over warm papier wrijft in de nabijheid van een kachel, dan blijft het aan de muur hangen. Trek je het vlug van de muur weg, dan ontstaan er kleine vonkjes die in het donker zichtbaar zijn. Houd je de krant boven lichte snippers papier, dan trekt ze die aan.

Verklaring: Door wrijving ontstaat er electriciteit. Gewreven papier blijft een tijdlang electrisch, want als isolator geleidt het de ontstane electriciteit maar slecht. Met electriciteit geladen lichamen hebben de eigenschap, niet electrisch geladen lichamen aan te trekken. De vonkjes wijzen de weg aan, die de electriciteitsdeeltjes afgelegd hebben door de lucht, bij hun poging om van het papier weg te komen.

[p. 91]

19^oGalvanische Electriciteit

Benodigdheden: Een lepel en koperdraad.

Als je de steel van de lepel in je mond onder je tong houdt, en het uiteinde van de draad die om de steel gewonden is op de tong, dan krijg je een eigenaardige smaak.

Verklaring: Twee verschillende metalen in een vloeistof, die de stroom geleidt, worden electrisch geladen. Hij onze proefneming gaat de zeer geringe hoeveelheid electriciteit door je tong en dat veroorzaakt de eigenaardige smaak.

20^o Electriciteit en Magnetisme

Benodigdheden: 3 naainaalden, een magneet, een schijfje kurk, papier, draad en een batterijtje.

Uil een vierkant stukje papier vouw je het hoedje dal twee gemagnetiseerde naalden draagt. Stulp je het hoedje boven de naald in de kurk, dan neemt het de richting Noord-Zuid aan. De stroom van de batterij, die je een ogenblik door de draad laat gaan, laat de naalden afwijken.

Verklaring: Onder invloed van een electrische stroom tracht de magneetnaald zich loodrecht op zijn richting te plaatsen.

21^o Eleetrolyse

Benodigdheden: Een drinkglas, 2 eetlepels, een stuk draad, een batterijtje, verdund sap van gekookte rodekool en keukenzout.

Wordt de batterijstroom met behulp van de draad en de twee lepels door het rodekoolsap geleid dat men door een doekje gefiltreerd en daarna gezouten heeft, dan wordt de blauwe vloeistof na enkele minuten groen, terwijl er aan de ene lepel gasblaasjes gevormd worden.

Verklaring: Een zoutoplossing wordt door de electrische stroom ontbonden. Keukenzout vervalt in zijn bestanddelen: chloor en natrium. Dit laatste verandert in loog doorhetopnemen van een deel zuurstof en een deel waterstof van het water. Hierdoor wordt het rodekoolsap groen gekleurd. Het andere deel waterstof ontwijkt als gas.

[p. 92]

Optica

22^o Weerkaatsing van het Licht

Benodigdheden: Een glazen plaat, een kaars en een waterkaraf.

Bij deze proefneming schijnt een tweede kaars te branden in de waterkaraf die achter het glas staat.

Verklaring: Het beeld van de kaars wordt door het glas weerkaatst (invalshoek van de stralen - uitvalshoek), waardoor we achter de ruil een schijnbeeld van de kaars zien. Als je nu de waterkaraf op die plaats achter de ruil zet, waar je het spiegelbeeld van de kaars herkent, dan blijkt de optische begoocheling van de kaars in de waterkaraf.

23^o Het Vergrootglas

Benodigdheden: Een drinkglas, een tafelmes.

Het lemmer, dat in het glas met water gedoopt wordt, schijnt door het water gezien, veel breder dan het in werkelijkheid is.

Verklaring: Het met water gevulde ronde glas werkt als een verzamellens waarmee je de voorwerpen, die je binnen de lens beschouwt, vergroot ziet.

24^o Prisma

Benodigdheden: Een drinkglas, een karton met spleet, een wit papier.

Het zonlicht, dat door de spleet in het karton en door het schuingeplaatste glas met water valt, verwekt op het papier de kleuren van de regenboog.

Verklaring: Het water in het glas vormt een prisma, dat het witte licht dat er door gaat tengevolge van de ongelijk sterke breking, in de gekleurde stralen ontbindt waaruit het samengesteld is. De rode stralen worden het minst, de violette het meest gebroken.