NaSk 1-2 vmbo-kgt Naam Klas
Inhoud Zo werk je met Newton
4
1 Het vak NaSk 1.1 Starten 1.2 Natuurwetenschappen 1.3 Veilig proeven doen 1.4 Onderzoeken 1.5 Rekenen en resultaten tonen 1.6 Afsluiten
6 7 7 12 22 26 32
2 Licht en straling 2.1 Starten 2.2 Kleuren zien 2.3 Licht en schaduw 2.4 Lenzen 2.5 Spiegelbeelden 2.6 Andere straling 2.7 Afsluiten
36 37 38 46 52 59 68 75
3 Elektriciteit en magnetisme 3.1 Starten 3.2 Apparaten 3.3 Magneten 3.4 Spanningsbronnen 3.5 Elektrische stroom 3.6 Elektriciteit en veiligheid 3.7 Afsluiten
80 81 81 89 95 104 114 123
4 Energie en warmte 4.1 Starten 4.2 Hoe maak je iets warm? 4.3 Warmte verplaatsen 4.4 Verbranden 4.5 Temperatuur 4.6 Afsluiten
128 129 129 137 145 152 160
5 Kracht en beweging 5.1 Starten 5.2 Allerlei soorten krachten 5.3 De werking van krachten 5.4 Snelheid 5.5 Veiligheid en verkeer 5.6 Afsluiten
164 165 165 175 182 192 201
3
6 Geluid 6.1 Starten 6.2 Geluidsbronnen en geluidstrillingen 6.3 De snelheid van het geluid 6.4 Gehoor 6.5 Afsluiten
204 205
7 Stoffen en deeltjes 7.1 Starten 7.2 Deeltjes en fasen 7.3 Faseovergangen 7.4 Zwaar en licht 7.5 Stoffen, stofeigenschappen en mengsels 7.6 Stoffen scheiden 7.7 Afsluiten
232 233 234 243 251 263 273 280
Illustratieverantwoording
284
206 214 223 230
2 Licht en straling 2.1 Starten 2.2 Kleuren zien 2.3 Licht en schaduw 2.4 Lenzen 2.5 Spiegelbeelden 2.6 Andere straling 2.7 Afsluiten
36
2.1 Starten
2.1 Starten Verkennen Dennis heeft een verrekijker gekocht. Op de boot kan hij over de vlakke zee dingen zien die met het blote oog niet zichtbaar zijn.
Veraf lijkt dichtbij met een verrekijker. 1
Kies de lichtbronnen. Een brandende kaars. Een brandende lamp. De maan. De zon.
□ □ □ □
Een lichtbron maakt een lange of korte schaduw. 2
Wat bepaalt de lengte van de schaduw? De sterkte van de lichtbron. De hoek die de lichtbron met het voorwerp maakt. De kleur van de lichtbron. De hoek die de lichtbron met de schaduw maakt.
○ ○ ○ ○
3
Hoe kun je jezelf in een passpiegel van 1 meter hoog toch helemaal zien?
4
Van welk materiaal zijn de lenzen van een verrekijker gemaakt?
37
2.2 Kleuren zien
2.2 Kleuren zien Ontdekken In een supermarkt is een overval gepleegd. Een caissière zegt dat de dader een donkerblauw T-shirt aanhad met een afdruk van een hoofd erop. Maar een ooggetuige zag een man met een zwart T-shirt weglopen. In de afbeelding zie je het T-shirt van de vermoedelijke dader. Zijn T-shirt zag er onder het oranje licht van de lantaarns op het parkeerterrein bij de supermarkt anders uit. Jij moet als rechter een oordeel geven.
Dit T-shirt droeg de verdachte tijdens de overval.
Je hebt deze oranje lichtkleur nodig.
Proef
Onderzoek het licht Je maakt foto’s bij het oranje licht dat een straatlantaarn ook heeft. Je hebt nodig • zo mogelijk: donkerblauw T-shirt met zwarte opdruk • natriumlamp • camera • kleurenprinter Dit ga je doen 1 Verlicht de foto uit de afbeelding of het T-shirt met de natriumlamp. 2 Zet de flitser van de camera uit en maak een foto van het T-shirt bij natriumlicht. Probeer spiegelingen te voorkomen. 3 Maak een foto van de afbeelding of van het T-shirt bij gewoon licht. 4 Druk de foto’s op een kleurenprinter af. 5 Vergelijk beide foto’s bij daglicht. 38
2.2 Kleuren zien
De caissière denkt dat zij is overvallen door iemand met een donkerblauw T-shirt met zwarte opdruk. 1
Kan zij een donkerblauw T-shirt met zwarte opdruk hebben gezien?
De getuige zag iemand onder het licht van de straatlantaarns wegrennen. 2
Kan hij iemand hebben gezien met een zwart T-shirt, dat in werkelijkheid donkerblauw met zwart was?
3
Kunnen de caissière en de getuige dezelfde persoon hebben gezien?
4
Wat is je uitspraak als rechter?
Begrijpen Steeds meer steden organiseren in de winter lichtfestivals. Veel mensen genieten dan van kleurige lichtobjecten in de donkere stad. In deze paragraaf leer je hoe kleuren ontstaan en hoe ze worden gebruikt.
Kleuren zorgen ervoor dat mensen zich goed voelen in donkere dagen.
Lichtbronnen Overdag zie je het licht van de zon en in de nacht stralen de sterren. Je maakt zelf licht met elektriciteit of met vuur. Denk maar aan een lamp of de vlam van een kaars. Die noemen we lichtbronnen. De lichtbron straalt lichtstralen uit. Die gaan altijd in rechte lijnen.
39
2.2 Kleuren zien
Regenboog In een regenboog zie je veel kleuren licht. Waterdruppels zijn daarvan de oorzaak. Die splitsen het witte zonlicht in allerlei kleuren. Ook met een prisma of een cd kun je het witte zonlicht splitsen in de kleuren van de regenboog. Je ziet dan rood, oranje, geel, groen, blauw, indigo en violet. In de afbeelding zie je die kleuren naast elkaar. Zo’n kleurenband noem je een kleurenspectrum. Het kleurenspectrum.
Kleuren mengen Op de televisie zie je veel kleuren. Toch gebruikt de tv maar drie kleuren: rood, groen en blauw. Met deze drie primaire kleuren worden alle andere kleuren gemaakt. Als je rood en groen licht mengt, krijg je geel licht. Je krijgt een zuurstokroze kleur (magenta), als je rood en blauw licht mengt. Meng je blauw en groen licht, dan krijg je de kleur lichtblauw (cyaan). Alle andere kleuren maakt de tv door de lichtsterkte van het rode, groene of blauwe licht aan te passen. In een toneellamp worden de kleuren op dezelfde manier gemaakt.
Een toneellamp produceert allerlei kleuren.
40
2.2 Kleuren zien
Proef
5
Proef
5
De Kleurentol Je onderzoekt wat je ziet als je de kleuren van de regenboog mengt.
Kleuren mengen Je onderzoekt hoe je met blauw, groen en rood alle andere kleuren maakt. rood
violet
rood magenta
indigo
oranje
groen blauw
blauw
geel
cyaan
geel groen rood groen blauw
Het mengen van de primaire kleuren.
ONTHOUDEN
• • • • •
Sleutelbegrippen: regenboog, kleurenspectrum, lichtbron, lichtstraal, primaire kleuren. In een regenboog zie je verschillende kleuren. Dat is het kleurenspectrum. Een prisma splitst wit licht in afzonderlijke kleuren. Een lichtbron straalt licht uit. Een lichtstraal is een smalle bundel licht.
Lees de theorie Regenboog. 5
Als je alle kleuren van de regenboog mengt, krijg je: zeven kleuren. rood licht. wit licht. paars licht.
○ ○ ○ ○
Lees de theorie Kleuren mengen Een toneellamp bestaat uit groene, blauwe en rode led-lampjes, die je afzonderlijk aan en uit kunt doen. 6
Hoe maak je wit licht met een toneellamp?
7
Met welke twee kleuren maak je met een beamer de kleur zuurstokroze?
41
2.2 Kleuren zien
Lees de tekst Daglichtlamp.
Daglichtlamp Sommige mensen hebben in de winter nergens zin in, doordat ze in de ochtend niet genoeg zonlicht in hun ogen krijgen. Het zonlicht zorgt ervoor dat je lichaam het goed dagritme heeft, zodat je overdag helder bent en ‘s avonds slaperig. Mensen die hier last van hebben, kunnen een daglichtlamp gebruiken. Het licht heeft dezelfde werking als zonlicht. Met een daglichtlamp krijg je extra zonlicht in de wintermaanden. 8
Waarom zorgt gekleurd licht ervoor dat mensen zich vrolijker voelen op donkere dagen?
Lees de theorie Lichtbronnen, Regenboog en Kleuren mengen. 9
Beantwoord de vragen. Noteer de letters die achter de juiste antwoorden staan. Als je het goed hebt gedaan, lees je een woord. Een lichtbron is een lichtgevend voorwerp. Waar. (L) Niet waar. (F) Een fietsreflector is een lichtbron. Waar. (O) Niet waar. (A) Je ziet voorwerpen alleen, als ze wit licht geven. Waar. (T) Niet waar. (M) Een regenboog zie je als het regent, terwijl de zon schijnt. Waar. (P) Niet waar. (O)
○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 10
Welk woord krijg je?
42
2.2 Kleuren zien
Lees de theorie Lichtbronnen. De maan en het gebouw in de afbeelding zijn geen lichtbronnen. Toch zie je ze. 11
Leg uit waarom de maan geen lichtbron is, maar waarom je hem ’s nachts toch goed ziet.
Amsterdam bij nacht
Beheersen Je vindt het heel normaal dat je alles om je heen ziet. Maar is dit wel zo gewoon? Hoe komt het dat je voorwerpen kunt zien en wat is daar allemaal voor nodig?
Voorwerpen zien Een rode bal kaatst het rode licht uit het zonlicht naar je ogen. Dit heet reflectie. Daardoor zie je die bal als rood. Alle andere kleuren kaatst de bal niet terug. Die kleuren neemt de bal op. Dat noem je absorptie. Zo zal een groene vaas alleen het groene licht terugkaatsen. Je noemt iets zwart als een voorwerp alle kleuren absorbeert en geen licht reflecteert. Een zwart voorwerp zie je vaak alleen als de achtergrond een andere kleur heeft.
Een rode bal absorbeert alle kleuren, behalve rood.
Natriumlicht Als straatverlichting wordt vaak natriumlicht gebruikt. Onder een oranje natriumlamp zie je geen verschil tussen een blauwe en een zwarte auto. Een blauwe auto kan alleen blauw licht weerkaatsen. Alle andere kleuren worden geabsorbeerd door de blauwe auto. De auto weerkaatst het oranje licht van de lamp niet en daardoor zie je de blauwe auto als zwart. Hoe je kleuren ziet, hangt dus af van de kleur van het gebruikte licht. Als je wilt voorspellen welke kleur een voorwerp heeft in het licht van een lamp, moet je weten welke kleur de lamp uitzendt. Dan weet je ook welke kleuren het voorwerp kan weerkaatsen.
43
2.2 Kleuren zien
Proef
5
Kleuren zien bij natriumlicht Je onderzoekt hoe je kleuren ziet bij natriumlicht.
De kleurenschijf.
Daglicht Daglicht is zonlicht en bestaat dus uit alle kleuren licht. Mensen die kleren kopen, gaan vaak met hun uitgekozen kleding even naar buiten. Misschien heb je zelf ook weleens getwijfeld of een kledingstuk zwart of donkerblauw was. Ook bij televisieopnamen maakt men veel gebruik van daglicht. Als een fotograaf kan kiezen tussen kunstlicht en daglicht, kiest hij meestal voor daglicht. Daarmee komen alle kleuren goed tot hun recht.
ONTHOUDEN
• • • • • •
Sleutelbegrippen: absorptie, reflectie. Bij het mengen van rood, groen en blauw licht ontstaat wit licht. Je ziet voorwerpen die zelf geen licht geven, als ze licht reflecteren (weerkaatsen). Een wit voorwerp reflecteert alle kleuren en absorbeert dus niets. Een zwart voorwerp absorbeert alle kleuren en reflecteert dus niets. Een gekleurd voorwerp reflecteert alleen zijn eigen kleur en absorbeert alle andere kleuren.
Lees de theorie Voorwerpen zien. Sacha heeft een rood jurkje aan op het dance event. 12
13
Welke kleur of welke kleuren licht absorbeert het rode jurkje? Alle kleuren behalve rood. Blauw. Rood. Zwart.
○ ○ ○ ○
Welke kleur heeft dit jurkje in het licht van blauwe lampen? Blauw. Paars. Wit. Zwart.
○ ○ ○ ○
44
2.2 Kleuren zien
14
15
Onder rood licht zie je een groene auto als: donkergroen. groen. rood. zwart.
○ ○ ○ ○
Onder blauw licht zie je een rode auto als: blauw. paars. rood. zwart.
○ ○ ○ ○
Lees de theorie Natriumlicht. 16
Langs snelwegen branden vaak natriumlampen. Leg uit waarom deze lampen in klaslokalen uitsluitend worden gebruikt bij natuurkundeproeven en niet tijdens gewone lessen.
Je ziet drie voetbalshirts. 17
Hoe zien de T-shirts eruit onder:
Voetbalshirts. een gele lamp?
een blauwe lamp?
Lees de theorie Daglicht. 18
Waarom kun je kleding het best zo dicht mogelijk bij het raam bekijken?
45
2.3 Licht en schaduw
2.3 Licht en schaduw Ontdekken Bij zonnig weer zie je overal schaduwen. Om schaduwen te maken, is licht nodig. Toch zie je overdag niet altijd schaduwen, ook al is het licht. En waarom zijn schaduwen niet altijd even lang?
Proef
De schaduw van een stokje Je wilt weten hoe laat de zon op het hoogste punt staat.
Bij zon geeft de stok een schaduw. Je hebt nodig • zonnig weer van 12.15 uur tot 13.00 uur (in de zomer van 13.15 tot 14.00 uur) • stokje met een lengte van ongeveer 25 cm • pen en papier Dit ga je doen 1 Steek het stokje in de grond of tussen twee tegels. 2 Meet de afstand van de voet van het stokje tot het eind van de schaduw. 3 Meet in de wintertijd van 12.15 tot 13.00 uur of in de zomertijd van 13.15 tot 14.00 uur. Doe elk kwartier een meting. 4 Zet de meetresultaten in een tabel (gebruik de tabel in vraag 1). 5 Maak van de gevonden resultaten een grafiek. 1
Noteer de metingen van stap 3 in deze tabel. Tijd van de meting (uur)
Lengte van de schaduw
46
2.3 Licht en schaduw
2
Maak van de gevonden resultaten uit de tabel een graďŹ ek. Zet op de horizontale as de tijden en op de verticale as de gemeten schaduwlengtes.
3
Hoe laat geeft de stok de kortste schaduw?
4
Geef hiervoor een verklaring.
Begrijpen Je weet wat een schaduw is. Zonder licht is er geen schaduw. Maar hoe ontstaat een schaduw eigenlijk? En hoe groot is de schaduw?
Proef
5
Schaduwen Je onderzoekt hoe het komt dat een schaduw niet altijd even groot en scherp is.
Met het lampje in je smartphone kun je een schaduw van een knijper op een vel papier maken.
47
2.3 Licht en schaduw
Lichtstralen en puntbron Licht beweegt altijd in een rechte lijn. Je ziet lichtstralen pas als ze ergens op vallen. Een laser geeft één bundel lichtstralen uit één punt. Zo’n kleine lichtbron noem je een puntbron. Het lampje van je smartphone is ook een goed voorbeeld van een puntbron. Als lichtstralen op een niet doorzichtig voorwerp vallen, worden ze tegengehouden. Het voorwerp maakt dan een schaduw. In de afbeelding is de woestijngrond op de plaats van de schaduwen donkerder van kleur, want er valt minder licht op.
De schaduwen zijn zichtbaar, de lichtstralen niet.
Soorten lichtbundels
A
De lichtstralen uit een laser en van de zon lopen evenwijdig. Vanuit een puntbron lopen de lichtstralen uit elkaar. Zo’n bundel noem je een divergerende lichtbundel. Als de lichtstralen naar elkaar lopen, noem je dit een convergerende lichtbundel. In de afbeelding hiernaast zie je deze drie soorten lichtbundels.
B
C
A: Een evenwijdige lichtbundel. B: Een divergerende lichtbundel. C: Een convergerende lichtbundel.
Lichtsnelheid De zon zendt veel licht het heelal in en naar de aarde. Licht gaat met de lichtsnelheid van 300 000 km per seconde. Dat is ongeveer één miljard km per uur! De zon staat op 150 miljoen kilometer van de aarde.
Zonsverduistering Soms valt de schaduw van de maan op de aarde. De zon verdwijnt dan langzaam achter de maan. De kleine maan kan de veel grotere zon zelfs helemaal afdekken. Aan de hemel lijken zon en maan even groot, maar dat is puur toeval. Bij een totale zonsverduistering wordt het in enkele seconden donker. In de afbeelding zie je de schaduw van de maan op de aarde. Dit komt maar een paar keer per jaar ergens ter wereld voor. Pas in 2135 is er in Nederland weer een totale zonsverduistering zichtbaar.
48
De schaduw van de maan valt op de aarde. Er is ook een grijs gebied. Als je daar naar de zon kijkt, is maar een deel van de zon verduisterd.
2.3 Licht en schaduw
ONTHOUDEN
• • • • • • • •
Sleutelbegrippen: schaduw, puntbron, divergerende, evenwijdige en convergerende lichtbundel. Een schaduw is het gebied waar lichtstralen niet komen. Een lichtstraal is alleen zichtbaar als hij wordt weerkaatst. Een puntbron is een kleine lichtbron. De lichtstralen in een divergente lichtbundel gaan uit elkaar. De lichtstralen in een convergerende lichtbundel lopen naar elkaar toe. De lichtstralen in een evenwijdige lichtbundel blijven op gelijke afstand van elkaar. Licht beweegt met een snelheid van 300 000 km/s: de lichtsnelheid.
Lees de theorie Lichtstralen en puntbron. 5
6
Lichtstralen bewegen: alle kanten op. door rook. langs rechte lijnen. vanuit een punt.
○ ○ ○ ○
Waardoor zie je op een voetbalveld soms vier schaduwen bij spelers? Het zonlicht komt van vier kanten. Licht heeft een convergerend effect. Er staan vier lampen op de hoekpunten van het veld. Medespelers houden het licht tegen.
○ ○ ○ ○
Lees de theorie Soorten lichtbundels. 7
Wat is het verschil tussen een evenwijdige en een divergerende lichtbundel?
Lees de theorie Lichtstralen en puntbron. In de afbeelding zie je twee lampen, een voorwerp en een muur. 8
Teken de schaduw van beide lampen op de muur. Er is een gebied op de muur van waaruit je uitsluitend de bovenste lamp ziet. Arceer dat gebied in je tekening.
1
2
voorwerp
muur
Twee lampen, een voorwerp en een muur.
49
2.3 Licht en schaduw
Lees de theorie Zonsverduistering. 9
Wat is een halfschaduw bij een zonsverduistering?
Beheersen Soms is de schaduw van een klein voorwerp erg groot. Kun je uitrekenen hoe groot de schaduw van een voorwerp zal zijn?
Grote en kleine schaduwen Schaduwen kunnen groter of kleiner zijn. Dat hangt van de afstand tot de lichtbron af. In een oud Indonesisch schimmenspel worden wajangpoppen van karton gebruikt. Er worden complete verhalen mee verteld. De pop kan vlak bij het doek worden gehouden of verder er vanaf. De grootte van de schaduwverandert en daarmee ook de belangrijkheid van de pop. Wajangpoppen.
Rekenen met schaduwen De grootte van de pop en zijn schaduw kun je meten. Zo kan het zijn dat de schaduw 2,5 maal zo groot is als de pop zelf. Je zegt: de vergrotingsfactor is 2,5. Bij schaduwvorming geldt: De vergrotingsfactor is 2.5. lengte schaduw = N × lengte voorwerp N is de vergrotingsfactor. Je kunt de vergrotingsfactor uitrekenen met de formule: N¼
afstand schaduw tot lamp afstand
Rekenvoorbeeld Gegeven Bij een schimmenspel staat het scherm op 210 cm van de lamp. Een pop met een lengte van 12 cm staat tussen de lamp en het scherm op 140 cm van het scherm. Gevraagd Wat is de vergrotingsfactor? Uitwerking De vergrotingsfactor is: N¼
afstand schaduw tot lamp afstand voorwerp tot lamp
Let op! De afstand van de pop tot de lamp is een andere dan de afstand tot het scherm. De afstand tot de lamp is: 210 cm − 140 cm = 70 cm.
50
2.3 Licht en schaduw
N¼
210 cm 70 cm
De vergrotingsfactor is dus 3. Gevraagd Hoe groot is de schaduw? Uitwerking Lengte schaduw = N × lengte voorwerp. Lengte schaduw = 3 × 12 cm = 36 cm.
Halfschaduw en kernschaduw Met een voorwerp en één lamp kun je ergens een donkere schaduw maken. Die noem je een kernschaduw, zie de linker afbeelding. Met een voorwerp en twee lampen kunnen halfschaduwen ontstaan, zie de rechter afbeelding. Zo’n halfschaduw ontstaat wanneer het licht van de ene lamp is afgeschermd, en van de andere niet. lampen lamp
voorwerp
voorwerp
halfschaduw
schaduw
tafelblad
tafelblad
kernschaduw
Ontstaan van schaduw.
Ontstaan van halfschaduw en kernschaduw.
ONTHOUDEN
• • • •
Sleutelbegrip: vergrotingsfactor, halfschaduw, kernschaduw. De vergrotingsfactor N geeft aan dat de schaduw N maal zo groot is als het voorwerp. Je kunt de grootte van de schaduw berekenen met de formule: lengte schaduw = N × lengte voorwerp. De grootte van de schaduw hangt af van de afstand van het voorwerp tot de lichtbron.
Lees de theorie Grote en kleine schaduwen. 10
Wat is nodig om een schaduw te maken? Een lichtbron en een scherm. Een lichtbron en een niet-doorzichtig voorwerp. Een lichtbron, een niet-doorzichtig voorwerp en een scherm.
○ ○ ○
51
2.4 Lenzen
Lees de theorie Rekenen met schaduwen. Een voorwerp staat op 15 cm van een lamp. Op een scherm valt een schaduw die 3 keer zo groot is als het voorwerp. 11
Bereken hoe ver het scherm van de lamp af staat.
Bekijk de afbeelding. De schaduw rechts van de links getekende boom in de afbeelding wordt veroorzaakt door een lichtbundel. 12
Teken de plaats van de lichtbron.
13
Bepaal met behulp de tekening de vergrotingsfactor N.
14
Leg uit of de lichtbundel divergent of evenwijdig is.
Lees de theorie Halfschaduw en kernschaduw. 15
16
Wat geldt in een halfschaduw? De lichtbron is half zo sterk. Je bent in de schaduw van een lichtbron, terwijl er nog andere lichtbronnen zijn. Je ziet de maan half verlicht. Er zijn steeds vier lichtbronnen.
○ ○ ○ ○
Wat geldt in een kernschaduw? Er is maar één lichtbron. Het licht van alle lichtbronnen wordt tegengehouden. Je ziet een gedeeltelijke zonsverduistering. Er is alleen nog licht vanuit een puntbron.
○ ○ ○ ○
2.4 Lenzen Ontdekken Lenzen zitten in allerlei voorwerpen, zoals beamers, fotocamera’s en brillen. Ook in je mobieltje zitten meerdere kleine lenzen. Wat doet zo’n lens eigenlijk?
52