Hoofdstukken
Veel leerlingen zijn bang voor natuurkunde omdat het gaat over de meest gevreesde schoolvakken: wiskunde en wetenschappen.
Maar er zijn er zowel luchtige als moeilijkere aspecten en het concentreren op de lichtere kant maakt de wat de donkere kant draaglijk.
In die geest presenteert je Superprof je nu geweldige, verbazingwekkende, coole, leuke, grappige en handige feiten van de natuurkunde; aspecten van deze zeer serieuze wetenschap die het voor zoveel mensen zo intrigerend maakt.
Hopelijk ben jij aan het einde van dit artikel verslaafd!
Natuurkunde Studeren Met Feiten Over Je Telefoon
Tegenwoordig hoef je geen raketwetenschapper te zijn of een graad in natuurkunde te hebben om zo'n high-tech gadget als een smartphone te bedienen, hoewel er een aanzienlijke hoeveelheid fysica bij betrokken is bij hun ontwerp en werking.
Eerst een beetje achtergrondinformatie.
Mensen zijn elektrische wezens: in ons lichaam bestaan er positieve en negatieve ladingen die berichten langs ons zenuwstelsel sturen, onze hartslag reguleren en zelfs individuele cellen beschermen.
Deze positief of negatief geladen ionen zijn vooral duidelijk wanneer we iets aanraken met een tegengestelde elektrische lading, en vooral in de winter.
Wrijving, zoals over een tapijt op je sloffen lopen, zal een opeenhoping van elektronen genereren die ontladen wanneer je iets aanraakt met een tegengestelde lading, zoals een deurklink.
Elektrische activiteit in onze hersenen kan worden gemeten met een EEG - een elektro-encefalografie die, merkwaardig genoeg, op hetzelfde basisprincipe werkt als onze smartphoneschermen!
De resultaten van EEG en smartphone zijn beide te wijten aan ionenstroom.
De elektronen in je vingertoppen stoten de vergelijkbaar geladen elektronen op het scherm van je telefoon af, waardoor het elektrische circuit op dat punt wordt geopend en een geprogrammeerde sensor de actie uitvoert die in de software van de telefoon is gecodeerd.
Daarom kun je je gemiddelde smartphone niet bedienen met je vingernagel: ze hebben niet de juiste elektrische lading!
Je kunt ook niet tikken om je favoriete video af te spelen met handschoenen aan, tenzij je die speciale handschoenen hebt die de geleiding van ionen door het breisel toelaten.
Nog een handig natuurfeit met betrekking tot telefoons: ze maken gebruik van Einsteins speciale relativiteitstheorie.
Je telefoon wordt voortdurend in de gaten gehouden door minimaal vier nauwkeurig gekalibreerde satellieten die de afstand meten die je hebt afgelegd tussen exact getimede signaalpulsen en je positionering toepassen op bekende kaarten.
Je kunt dan wel de locatieservices van je telefoon uitschakelen, maar je positiegegevens blijven doorgaan.
Het verzamelen van die gegevens is een reden waarom Google nu zulke boetes moet betalen!
Voor Je Natuurkunde Studie: Feiten over Water
Laten we het nu hebben over water, om oppervlaktespanning en lichtbreking te ontdekken.
Maar eerst een vraag: wie houdt er niet van een verfrissend gelatinedessert?
Wie van gelatine-dessertliefhebbers hebben niet met hun lepel op de substantie getikt, alleen maar om het te zien bewegen maar niet breken?
Dat fenomeen wordt oppervlaktespanning genoemd: wanneer het buitenoppervlak van een lichaam als een elastisch membraan functioneert.
Hout is bijvoorbeeld veel minder dicht dan water, waardoor het kan drijven. Als een boomtak die in de rivier drijft echter voldoende water absorbeert, wordt deze zwaarder en zinkt uiteindelijk.
Gelatine heeft een relatief hoge oppervlaktespanning, wat betekent dat je in je dessert moet graven in plaats van over het oppervlak te scheren, zoals je zou kunnen met ijs.
Water heeft de verbazingwekkende eigenschap dat, hoewel het een samenhangend lichaam is, elke watermolecule oppervlaktespanning heeft!
Dat is de reden waarom, als je door een glas water kijkt, het beeld meer wordt vervormd dan als je alleen door het glas zou kijken.
Het heeft te maken met water dat het licht vertraagt: tegen de tijd dat het je oog bereikt, krijg je niet het hele beeld.
Dat betekent niet dat de klassieke fysica verkeerd is: licht reist snel ... onder vacuüm.
Als je de Large Hadron Collider met water vulde en een lichtstraal erdoor schoot, zou deze veel langzamer reizen!
Laten we het nu hebben over een waterlichaam dat niet meer oppervlaktespanning heeft dan enig ander, maar toch dichter is dan enig ander op aarde.
Het zoutgehalte van de Dode Zee is zodanig dat, hoewel je de zoutkristallen niet in het water kunt zien rondzwemmen, ze dat lichaam zo licht maken dat een gemiddelde mens niet kan zinken!
Wat de vraag oproept: waarom zinken verdrinkende lichamen en drijven ze vervolgens terug naar de oppervlakte?
De oorzaak van verdrinking is water in de longen brengen, waardoor het lichaam zwaarder wordt dan het water. Terwijl het lichaam uiteenvalt, vult het zich met gas, waardoor het lichter wordt dan water.
Wat een gruwelijk idee!
Een laatste, beroemdste voorbeeld van hoe water de ontdekking vooruit hielp: Archimedes en zijn badkuip.
Hij kreeg de opdracht om te berekenen of kroonmakers de koning hadden bedrogen door zilver te mengen met het goud dat de koning voor zijn nieuwe kroon had verstrekt, maar hij mocht de kroon niet smelten om de inhoud te testen.
Nadenkend over het probleem toen hij in bad kwam, merkte hij dat het waterniveau precies in verhouding stond tot het volume van zijn lichaam. Zo redeneerde hij dat hij de betreffende kroon kon onderdompelen, de waterverplaatsing kon meten en de dichtheid van de kroon kon berekenen.
Goud is een metaal veel dichter dan zilver, zoals je wellicht weet.
Hij was zo opgewonden over zijn uitvinding dat hij volledig vergat dat hij in bad zat - dus zonder kleding aan. Hij rende zo door de straten en riep "Eureka!" - het oude Griekse equivalent van "Ik heb het!"
Zoek je naar een cursus natuurkunde? Laat je gerust helpen door een privéleraar via Superprof!
Buiten de Natuurkunde Boeken: Feitjes Over Mensen
Als een totale wetenschapsfanaat, gek van alles wat met kwantummechanica of computationele fysica te maken heeft, betreur ik vaak het feit dat ik eeuwen te laat ben geboren om te praten met Leonardo da Vinci, de meest productieve wetenschapper ooit.
Maar dan ben ik blij met het feit dat ik leefde in een tijd dat Stephen Hawking op aarde was en dan vraag ik me af of, over eeuwen, iemand die natuurkunde krijgt het weer betreurt dat hij / zij ook te laat zijn geboren?
We slaan een brug naar twee fascinerende gebieden van natuurkunde: fysica van de gecondenseerde materie en aspecten van de kosmologie. Onder andere zwarte gaten, donkere materie en Hawking-straling.
Wist je dat het hele menselijke ras zou kunnen worden gecondenseerd tot iets ter grootte van een gewone suikerklontje?
We bestaan allemaal uit atomen: protonen, elektronen en neutronen ... en een hele hoop lege ruimte ertussen.
Als we die ruimte in elk menselijk lichaam zouden verwijderen, zou de hele mensheid zo groot zijn als een suikerklontje, maar het zou ongelooflijk zwaar zijn omdat het extreem dicht zou zijn!
Dat betekent dat de theorie achter de verkenning van het kwantumrijk in Ant-Man klopt, maar de beelden niet: gekrompen auto's, gebouwen en mensen zouden te zwaar zijn om met slechts één hand op te pakken.
Ruimte heeft hetzelfde ruimtevraagstuk: wat we kunnen zien, beslaat slechts ongeveer 5% van het hele universum.
Het is niet zo dat we betere telescopen of apparatuur nodig hebben; het is gewoon dat het grootste deel van het universum bestaat uit ruimte, gevuld met donkere energie en donkere materie.
Misschien is het die donkere energie die virtuele deeltjes in en uit het leven houdt.
De volgende keer dat je jezelf een glas cola of een andere koolzuurhoudende drank schenkt, overweeg dan de levenscyclus van één bubbel: deze vormt schijnbaar uit het niets, stijgt naar de top en knalt, waardoor zijn kleine, gasvormige lading vrijkomt.
Hetzelfde gebeurt in de ruimte, een fenomeen dat bekend staat als kwantumschuim. Men zegt dat kwantumschuim speelt met de natuurkundewetten ... maar niemand weet waarom dit geen invloed heeft op andere aspecten van kosmologische gebeurtenissen of balans.
En dan zijn er zwarte gaten.
De algemene relativiteitstheorie voorspelt dat een voldoende compacte massa, een waarbij alle ruimte uit de atomen is weggezogen zoals hierboven beschreven, de ruimtetijd kan vervormen en zo'n zwaartekracht kan veroorzaken dat niets, zelfs geen licht, eraan kan ontsnappen.
De overleden, grote onderzoeker van kosmische fenomenen, Stephen Hawking, ontdekte niet alleen dat zwarte gaten straling uitzenden, maar dat ze de sporen behouden van elke kosmische gebeurtenis die erin valt.
Tijdens zijn laatste openbare college besprak Hawking zwaartekrachtsgolven als gevolg van de botsing van twee neutronensterren, een zegen voor astrofysici!
Je hoeft geen Sheldon, Leonard of Raj te zijn - of Stephen Hawking om de theoretische fysica en ons universum te waarderen, en je hoeft geen Howard te zijn om van de wetenschap achter statistische wiskunde, elektriciteit en magnetisme te houden.
Tot zover de acteurs die natuurkundigen spelen; hoe zit het met echte fysici en hun ontdekkingen?
Je hoeft alleen maar te erkennen dat je de pure fysica van de belichaming bent: vol elektriciteit en magnetisme, met een vleugje onzekerheidsprincipe erin gegooid.
- fysica in vaste toestand
- kwantumelektrodynamica
- wiskundige natuurkunde
- kernfysica
- thermodynamica
- Toegepaste fysica
- deeltjesfysica
En laten we de opkomende rol van vrouwen in de natuurkunde niet vergeten!
Het platform dat privé leraren en leerlingen met elkaar verbindt
Vond je dit artikel leuk? Laat een beoordeling achter!
Laden...
