Tijdens het bestuderen van de wetenschappelijke discipline natuurkunde zullen leerlingen tot het besef komen dat energie op veel verschillende manieren kan worden overgedragen en verplaatst. In aanloop naar hun eindexamen leren studenten meer over hoe golven één van de manieren zijn waarop energie kan worden overgedragen.
Door de secties te onderzoeken die over dit onderwerp in de syllabus zijn opgenomen, verwerven studenten kennis die hen zal helpen in hun toekomstige wetenschappelijke carrière. Je kunt hierbij denken aan:
- De eigenschappen van golven;
- Transversale en longitudinale golven;
- Reflectie en breking;
- Geluid en ultrageluid;
- Lenzen en straling van het zwarte lichaam.
De Eigenschappen van Golven
Golven zijn één van de vele manieren waarop energie tussen ontvangers kan worden overgedragen. Ze kunnen worden omschreven als oscillaties of trillingen. Het is hierbij belangrijk om op te merken dat alle golven energie overdragen, maar dat ze geen materie overdragen. Diagrammen worden door leerlingen onderzocht om de locatie van de verschillende delen van de golven beter te begrijpen.
Golven hebben veel verschillende onderdelen en kunnen met de volgende termen worden beschreven:
- Rustpositie;
- Verplaatsing;
- Top;
- Trog;
- Amplitude;
- Golflengte;
- Tijdsperiode.
Golfperiode en Golfsnelheid
De tijdsperiode een golf kan worden berekend met behulp van de volgende vergelijking: Tijd ~ periode = \ frac {1} {frequentie}. De tijdsduur wordt gemeten in seconden en de frequentie wordt gemeten in Hertz.
Nadat de tijdsperiode van een golf door leerlingen is bepaald, gaan ze verder met de vergelijking van de golfsnelheid: Golfsnelheid = frequentie x golflengte.
Na analyse van het eerdergenoemde deel van de eigenschappen van de golfsectie, meten leerlingen de geluidssnelheid in de lucht en in het water. Wetenschappers hebben ontdekt dat de lucht uit veel kleine deeltjes bestaat.
Wanneer geluid wordt gecreëerd, trillen ze en botsen ze met elkaar waardoor de trillingen tussen luchtdeeltjes gaan. Met behulp van een eenvoudige vergelijking, zoals de volgende, kan de geluidssnelheid worden gemeten: Snelheid = \ frac {afstand} {tijd}.
In de bovengenoemde vergelijking wordt snelheid gemeten in meters per seconde, afstand wordt gemeten in meters en wordt de tijd berekend in seconden. Voordat dit onderdeel wordt afgerond, wordt van de leerlingen verwacht dat ze twee verplichte experimenten hebben gedaan.
- De eerste heeft als doel het meten van de frequentie, golflengte en snelheid van golven in een rimpelbak;
- Het tweede experiment heeft als doel het berekenen van de frequentie, golflengte en snelheid van golven in een string.
Transversale en Longitudinale Golven
Er zijn twee soorten golven: transversaal en longitudinaal. De elektromagnetische golven zijn transversale golven en hebben veel verschillende eigenschappen en verschillende toepassingen. Geluidsgolven zijn longitudinaal en de trillingen zijn parallel aan de golfbewegingsrichting.
Enkele voorbeelden van longitudinale golven zijn onder meer geluid, ultrageluid en seismische P-golven. Deze golven tonen gebieden van compressie, gebieden met hoge druk doordat de deeltjes dicht bij elkaar zijn, en verdunning, lage druk omdat deeltjes verder uit elkaar zijn verspreid. Het deeltjesmodel en zijn geheimen.
Enkele voorbeelden van transversale golven zijn de rimpelingen op het wateroppervlak, trillingen van een gitaarsnaar en de elektromagnetische golven van een magnetron. Dwarsgolven verschillen van longitudinale golven doordat de trillingen loodrecht op de golfbewegingsrichting staan.
Elektromagnetische Golven
De transversale golven dragen energie als straling over en kunnen door een vacuüm reizen met 300 miljoen meter per seconde (m/s). Het elektromagnetische spectrum laat zien op welke manieren golven verschillende toepassingen hebben in verschillende gebieden. Hier zijn enkele van de meest voorkomende toepassingen per sectie van het spectrum:
- Radiogolven: Gebruikt voor communicatie zoals in televisie en radio;
- Microgolven: Voor huishoudelijke microgolven die worden gebruikt om te koken en voor satellietcommunicatie;
- Infrarood: Het infraroodlicht is te zien in elektrische kachels en in infraroodcamera's die mensen in het donker kunnen detecteren;
- X-Rays: Gebruikt in de gezondheidszorg om gebroken botten bij een patiënt op te sporen.
Laat je natuurkunde- en wiskundeleraar je oefenen met deze concepten totdat je ze onder de knie hebt! Hoe meet je correct krachten?
Reflectie en Refractie
Alle golven reflecteren of breken afhankelijk van de juiste omstandigheden. Mensen kunnen afbeeldingen of kleuren zien op basis van de reflecties en breking van licht.
Reflectie
De reflectiegolven van geluid veroorzaken echo's en de reflectiegolven van licht kunnen op verschillende manieren worden waargenomen. Let goed op de volgende voorbeelden:
- Spiegelende reflectie: Deze reflectie kan worden waargenomen vanaf een glad en plat oppervlak. Dit is te zien in een spiegel en het beeld is rechtopstaand en virtueel;
- Diffuse reflectie: Als het oppervlak ruw is, wordt het gereflecteerde licht in alle richtingen verstrooid. Dit kan vaak een vervormd beeld veroorzaken dat het origineel niet goed weergeeft.
Zoek je naar natuurkundelessen bij jou in de buurt? Neem gerust eens een kijkje in ons aanbod van deskundige privéleraren op Superprof!
Refractie
Studenten van elke wetenschappelijke discipline erkennen duidelijk dat materialen verschillende dichtheden zullen hebben. Refractie is de verandering in richting van een golf op de grens tussen twee heldere materialen. Het kan optische illusies veroorzaken en de dichtheid van een materiaal beïnvloedt de snelheid van de golf.
Het licht dat door een dicht transparant materiaal gaat, zal bijvoorbeeld langzamer reizen dan wanneer het materiaal minder dicht was. FAST wat staat voor Faster - Away/Slower -Towards is een essentiële formule om de snelheid en richtingveranderingen van licht tijdens refractie te onthouden.
Om hun nieuw verworven kennis in de praktijk te brengen, zijn studenten verplicht een vereist praktisch experiment te voltooien. Dat heeft tot doel de reflectie van licht door verschillende soorten oppervlakken en de breking van licht door verschillende stoffen te onderzoeken.
Geluid en Ultrageluid
Het is wetenschappelijk bewezen dat geluid wordt veroorzaakt door de trilling van deeltjes. Het is echter belangrijk op te merken dat niet alle trillingen als geluid kunnen worden gehoord.
Geluidsgolven zijn longitudinale golven en de trillingen kunnen zich verplaatsen door vaste stoffen, vloeistoffen of gassen. Geluid heeft verschillende eigenschappen zoals frequentie en amplitude.
Hoogfrequente geluidsgolven zijn bijvoorbeeld hoog en laagfrequente geluidsgolven zijn laag. Als het om amplitude gaat, zijn geluidsgolven met hoge amplitude luid en geluidsgolven met lage amplitude stil. Studenten leren ook hoe ze oscilloscoopsporen moeten lezen om te bepalen of het geluid zacht of hard is en of de toonhoogte hoog of laag is.
Echografie
Ultrasone golven hebben een hogere frequentie die het menselijk oor niet kan horen. Echo's hebben verschillende toepassingen, zoals de volgende:
- Nierstenen breken;
- Sieraden schoonmaken.
De trillingen van de hoogfrequente echografie breken de nierstenen en het vuil dat de sieraden beschadigde af. Niettemin, wanneer iemand het woord 'echografie' hoort, komen er baby's in hun gedachten. Dit komt doordat echografiebeelden beelden maken van iets dat niet direct zichtbaar is, zoals ongeboren baby's of defecte organen in het menselijk lichaam.
Afbeeldingen worden op machines geprojecteerd doordat de ultrasone golven de grens tussen twee verschillende materialen raken. Het klinken van echo's wordt bereikt door hoogfrequente geluidsgolven naar diep water te sturen. Daarmee worden objecten gedetecteerd en de diepte van het water gemeten.
Seismische Golven
Deze golven worden veroorzaakt door aardbevingen in de aardkorst en er zijn twee verschillende soorten, P-golven en S-golven. Ze verschillen sterk van elkaar en hebben zeer herkenbare eigenschappen zoals:
- P-golven: Dit zijn longitudinale golven. Ze zijn sneller en kunnen door vaste stoffen en vloeistoffen reizen;
- S-golven: Dit zijn transversale golven. Deze langzamer dan de bovengenoemde en kunnen alleen door vaste stoffen reizen.
De zorgvuldige studie van seismische golven door wetenschappers levert nuttig bewijs voor de interne structuur van de aarde. De bekwame begeleiding van je bijlesdocent natuurkunde en wiskunde zorgt ervoor dat je het concept goed onder de knie hebt! Leer ook De verschillende onderdelen van een atoom.
Lenzen
Lenzen zijn precies gevormde stukjes glas die zijn gemaakt voor gebruik in leesbrillen, microscopen, telescopen enzovoort. Er zijn echte en virtuele afbeeldingen die op een lens kunnen worden gevormd. Een echt beeld is een beeld dat op een scherm kan worden geprojecteerd. Vaak lijkt een virtueel beeld van achter de lens te komen. Lenzen kunnen ook worden onderverdeeld in twee secties, convex en concaaf.
De afbeeldingen op bolle lenzen zijn afhankelijk van de gebruikte lens en de afstand van het object tot de lens. Camera's en menselijke ogen bevatten bolle lenzen en het geziene beeld kan worden omgekeerd, verkleind of echt zijn.
Holle lenzen produceren altijd afbeeldingen die rechtop, verkleind of virtueel zijn. Contactlenzen zijn een goed voorbeeld van concave lenzen. Studenten die dit gedeelte bestuderen, leren de belangrijkste verschillen tussen convexe en concave lenzen.
Vergrotingen
Lenzen en gebogen afbeeldingen kunnen vergrote afbeeldingen produceren. Vergroting is de grootte van een afbeelding in vergelijking met de grootte van het object. De vergroting kan worden berekend met behulp van een basisvergelijking: Vergroting = \ frac {afbeelding ~ hoogte} {object ~ hoogte}. Omdat de vergroting een verhouding is van twee lengtes, heeft deze geen eenheden.
Absorptie en Transmissie van Licht
Wanneer golven door een oppervlak worden geabsorbeerd, wordt de energie van de golf overgebracht op de deeltjes in het oppervlak. Op het moment dat wit licht op een ondoorzichtig voorwerp schijnt, worden de kleuren van het licht geabsorbeerd. De absorptie van de andere kleuren in het spectrum van wit licht is de reden waarom bepaalde objecten bepalende kleuren hebben. Deze kunnen door het menselijk oog worden geïdentificeerd.
Gebruikelijke materialen zoals lucht, glas en water zijn zeer goed in het doorlaten van licht met zeer weinig absorptie. Daarom lijken ze transparant voor het menselijk oog.
Zwarte Lichaamsstraling
Zwarte lichamen of objecten zijn perfecte opnemers en zenders van straling. Een perfect zwart lichaam bestaat niet. Als het dat wel zou doen, zou het alle straling kunnen absorberen die erop valt en zou het geen straling reflecteren of doorlaten.
Het is belangrijk op te merken dat een object dat een goede opnemer is, ook een goede straler is. De slechtst bekende opnemers en stralers zijn witte en glanzende objecten, omdat ze alle zichtbare lichtgolflengten reflecteren.
De Temperatuur van de Aarde
Er zijn veel factoren die bijdragen aan de temperatuur van de aarde. Deze factoren omvatten de concentratie van broeikasgassen zoals waterdamp, methaan en kooldioxide. Studenten leren alles over deze factoren met meer diepgang tijdens het voorbereiden op hun eindexamen.
Voor het afronden van deze sectie is praktisch onderzoek nodig. Dit heeft als doel te onderzoeken hoe de hoeveelheid door een oppervlak geabsorbeerde infraroodstraling afhangt van de aard van dat oppervlak. Kom meer te weten over de astro fysica
Voorbeelden Van Examenvragen
Weten wat voor soort vragen je op een tentamen kunt verwachten, vergroot het vertrouwen van studenten enorm. De vraagtypen zijn hetzelfde. Voorbeelden die op de test zouden kunnen staan, worden op internet aangeboden om met anticipatie te worden bestudeerd. Dit zijn de vraagtypen:
- Meerkeuze vragen;
- Een en twee markeringsvragen;
- Drie en vier puntvragen;
- Wiskundige vragen;
- Praktische vragen;
- Zes puntenvragen.
Door meer te leren over het onderwerp golven, worden studenten verder voorbereid op een wetenschappelijke carrière. Ze worden op de goede weg gezet richting hun eindexamen. Andere essentiële onderwerpen van het eindexamen Natuurkunde zijn:
- Energie;
- Elektriciteit;
- Deeltjesmodel van materie;
- Atomaire structuur;
- Krachten en magnetisme;
- Elektromagnetisme en ruimtefysica.
Vond je dit artikel leuk? Laat een beoordeling achter!
Laden...
