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?

DEMONSTRATIE JONGLEERBALLEN

2 Jongleerballen, 1 met een hogere massa dan de andere. 
Ballen snel rond laten gaan door de klas, voelen dat de ene inderdaad "zwaarder is" (hogere massa) 

De ballen laat je tegelijkertijd van dezelfde hoogte vallen. Leerlingen zullen zien dat de ballen tegelijkertijd de grond raken.

Voorspel:
Wat kan je zeggen over de twee jongleerballen?
Bal A = Hoge massa
Bal B = Lage massa

1. Bal A raakt als eerste de grond
2. Bal B raakt als eerste de grond
3. Bal A en bal B raken tegelijk de grond
4. Je weet niet welke bal als eerste de grond raakt

Leerlingen eerst zelf laten denken, dan in tweetallen hun antwoorden overleggen voordat ze deze invullen.

Bij het overleggen goed rondlopen en letten op de vaktaal van de leerlingen. Bijsturen indien nodig. 

Wat kan je zeggen over de kracht die nodig is om bal A op te tillen, ten opzichte van bal B?

Waardoor is de benodigde kracht voor bal A groter dan voor bal B?

Als ik een zwaar voorwerp even snel wil laten bewegen als een licht voorwerp, dan moet ik op het zware voorwerp meer kracht uitoefenen.

Waar

Niet waar

Ik moet meer kracht leveren om een zwaar voorwerp te laten bewegen.
De aarde moet dus ook meer kracht leveren om een zwaar voorwerp te laten bewegen.

Waar

Niet waar

Verklaar deze demo...

Demo 2 voorwerpen laten vallen
1x karton (90g)

1x bal (90g)

Nadat leerlingen antwoord hebben gegeven, in gesprek gaan over wat Luchtweerstand is en dat dit ervoor zorgt dat voorwerpen een lagere versnelling hebben.

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.

Samengevat

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. 

Welke grootheden hebben invloed op zwaartekracht?

Grootheden zijn dingen die je kan meten. Bijvoorbeeld Zwaartrekracht, massa en valversnelling. Maar ook snelheid, lengte.... enz.

Leerlingen in tweetallen laten overleggen. Leerlingen zelf laten verwoorden dat het gaat om "Massa" en "valversnelling".

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.

Reken uit op je wisbordje!

Rekenen aan zwaartekracht

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

Bereken de zwaartekracht die op deze man werkt.

Rekenen aan zwaartekracht

Een astronaut op de maan tilt een steen met een massa van 10 kg op. Bereken hoeveel kracht de persoon moet uitoefenen om de steen stil in zijn handen te houden.

Rekenen aan zwaartekracht

Op een onbekende planeet ligt een steen met een

massa van 6 kg. Op die steen werkt een zwaartekracht van 63 N.
Bereken de valversnelling op de planeet.

Op welke planeet ligt de steen?

Je kan de formule " Fz = m * g " niet zomaar gebruiken om de valversnelling uit te rekenen. Hiervoor moet je hem eerst omschrijven naar " g = Fz / m " dus "valversnelling = zwaartekracht / massa"

Schrijf alles op wat je nu weet over het onderwerp zwaartekracht!

Wat vond je van deze les?
Wat vond je fijn?
Wat kan beter/anders?