Zwaartekracht

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo, vwo
• Leerjaar 2

Zwaartekracht

Introduceren wat we vandaag gaan doen:
- Interactieve les over wat zwaartekracht is en hoe je hieraan kan rekenen.

- Door middel van demonstraties en video's gaan we proberen te achterhalen waar zwaartekracht van afhankelijk is en hoe dit in relatie staat tot massa en valversnelling.

Leerdoelen

Aan het einde van deze les kan je:

- uitleggen wat de richting van de zwaartekracht is.

- uitleggen wat er met de zwaartekracht op een voorwerp gebeurd wanneer de massa van dat voorwerp veranderd.

- uitleggen wat er met de zwaartekracht op een voorwerp gebeurd wanneer het voorwerp op een andere planeet/maan is.

- uitleggen welke eenheden horen bij 'zwaartekracht' , 'massa' en 'valversnelling' .

- opdrachten maken waarin je moet rekenen met de formule F_z = m * g

Vork!

Video "Adam"

Uitleg: We gaan een video kijken over een klei-mannetje die op een planeet is gezet. We letten vooral op hoe de zwaartekracht op deze planeet werkt.

Start 0:30 Laten zien dat Adam op een kleine planeet staat (op de planeet werkt, net zoals op aarde, zwaartekracht).

1:35 start 1e fragment

3:20 start 2e fragment

01:37

Wat is de richting van de zwaartekracht op Adam?

02:11

Welke richting heeft zwaartekracht?
(Bij Adam, maar ook op Aarde)

03:44

Waarom vliegen de modder-ballen van Adam niet weg van de planeet?

Hoe valt iets op aarde?

In principe vallen alle voorwerpen op aarde met dezelfde versnelling.

Valversnelling = 9,81 m/s2 (is dit overal zo?)

De aarde moet op een zwaar voorwerp meer kracht uitoefenen om hem even snel te laten vallen als een licht voorwerp.

Toch zien we dat voorwerpen niet altijd even snel vallen...
Luchtweerstand!
(Wij doen voor nu alsof dit niet bestaat)

Bij "valversnelling" benoemen dat dit afhankelijk is van hoe hoog je staat (op een berg is de valversnelling net heel iets lager dan op zeeniveau). 
Duidelijk maken dat dit verschil heel erg klein is en dat we dus in principe altijd 9,81 m/s2 gebruiken.

Verbanden

Als de massa van een voorwerp 2x zo groot wordt. Wat gebeurt er met de zwaartekracht?

De zwaartekracht op voorwerp A de helft is van de zwaartekracht op voorwerp B.
Wat kan je dan zeggen over de massa van voorwerp A?

Niet op aarde

1:45

Laten zien hoe een astronaut (Neil Armstrong) op de maan springt. Hierbij leerlingen laten kijken naar de snelheid (versnelling) waarmee hij valt.

02:05

Hoe kan je verklaren dat de astronaut op de maan, minder snel valt dan op aarde?

Wat is er anders aan de astronaut op de maan, dan wanneer hij op aarde is?

Leerlingen vertellen in 2tallen wat ze hiervan denken. Hierbij rondlopen en goed letten op vaktaal. Hopelijk hebben leerlingen voldoende begrip van "massa" dat ze inzien dat dit niet veranderd op de maan en dat er dus iets anders aan de hand moet zijn. 

Samengevat

De zwaartekracht op een voorwerp is afhankelijk van:
- De massa van het voorwerp

- Waar het voorwerp is (Aarde, maan, Mars enz.)

Het verband tussen zwaartekracht en massa:

- Wordt de massa van een voorwerp X-keer zo groot, dan wordt de zwaartekracht ook X-keer zo groot.

Rekenen aan zwaartekracht

Grootheid	Symbool grootheid	Eenheid	Symbool eenheid
Zwaartekracht	F z	Newton	N
Massa	m	kilogram	kg
Valversnelling	g	meter per seconde kwadraat	m/s 2

Je gaat nog leren wat "versnelling" precies is. Voor nu kan je onthouden dat dit aangeeft op welke planeet/maan je bent!

1 m/s2 Betekent dat iets constant sneller aan het bewegen is. 
Na 1 seconde gaat het 1 m/s
Na 2 seconden gaat het 2 m/s
Na 3 seconden gaat het 3 m/s
enz.

Rekenen aan zwaartekracht

Het verband wat we zagen tussen de zwaartekracht, massa en valversnelling kunnen we als volgt noteren:

Zwaartekracht = massa * valversnelling

In symbolen:
Fz = m * g

Rekenen aan zwaartekracht

Voorbeeld:
Een pakketje heeft een massa van 5 kilogram.
Wat is de zwaartekracht die op het pakketje werkt?

Zwaartekracht = massa * valversnelling
Fz = m * g
Fz = 5 * 9,81

Fz = 49,05 N
 

We gaan er altijd vanuit dat we op aarde zijn. Tenzij in de vraag staat dat dit niet zo is. Daarom mogen we voor "g" 9,81 m/s2 invullen.

De massa van het meisje is 62 kg, wat is de zwaartekracht? En wat zou de zwaartekracht op de maan zijn?

Rekenen aan zwaartekracht

Een man met een massa van 75 kg staat op een stenen vloer. 

Bereken de zwaartekracht die op deze man werkt.