5.6 Bewegen

5.6 Bewegingen vastleggen

Leerdoelen

• Je kunt met behulp van een camera een beweging vastleggen.
  
• Je kunt uitleggen wat een stroboscopische foto is.
  
• Je weet wat de belangrijke informatie is die je uit een vastgelegde beweging kan halen.
  
• Je kunt de belangrijke informatie uit een vastgelegde beweging halen.

Bewegen

In de sport en het verkeer draait alles om beweging. Daarom zijn er allerlei technieken ontwikkeld om bewegingen vast te leggen, te analyseren en te beschrijven. De resultaten worden gebruikt om het verkeer veiliger te maken en om sportprestaties te verbeteren.

Als onderzoek wordt gedaan naar een beweging dan wordt vanuit de vastgelegde beweging altijd dezelfde informatie gebruikt:

1. De afstand (s)
   
2. De tijd (t)
   

Als je de afstand en tijd weet, dan kan je altijd berekenen:

3. De snelheid (v)

Waarom heeft snelheid niet gewoon het symbool "s".

In natuurkunde gebruiken we voor elke grootheid en eenheid een internationaal symbool. Zie de symbolen als hun eigen taal. Wereldwijd gebruiken we in de wetenschap dus de zelfde symbolen en kunnen we elke andere taal barrière doorbreken.

Er zijn meer dan 500 grootheden en eenheden. En helaas hebben wij maar 26 tekens in ons alfabet. Om dit op te lossen gebruiken we kleine letters en hoofdletters uit ons eigen alfabet. Daarom is het gebruik van hoofdletters zo belangrijk.

Als je goed rekent, dan kom je nu uit op 52 tekens. Om het verder op te vullen gebruiken we daarom ook de kleine letters en hoofdletters uit het Griekse alfabet. En uiteindelijk gebruiken we ook groepen van meer dan 1 letter als symbolen (denk aan Hz voor Hertz).

Afstand, tijd en snelheid zijn een paar van de oudste grootheden.

1. Afstand heeft het symbool "s" vanuit het oude Griekse "spatium" of het Engelse "space".

2. Tijd heeft het symbool "t" vanuit het Engelse "time".

3. Snelheid heeft het symbool "v" vanuit het Engelse "velocity"

Bewegingen vastleggen met een (video) camera

Veel bewegingen verlopen zo snel dat je ze met het blote oog niet goed kunt volgen. Maar soms willen mensen toch graag weten hoe zo’n beweging verloopt. Hoogspringers en turners kunnen die informatie bijvoorbeeld gebruiken om hun prestaties te verbeteren. Daarom zijn er verschillende manieren bedacht om bewegingen vast te leggen en te analyseren.

Je kunt bewegingen vastleggen door het bewegende voorwerp te filmen met een videocamera. In de camera wordt dan een video opname opgeslagen: een serie beelden die met korte tussenpozen zijn gemaakt. Er zijn computerprogramma’s waarmee je een video-opname beeld voor beeld kunt analyseren. Vaak kun je in zo’n programma het voorwerp aanklikken waarvan je de beweging wilt volgen. Het programma verzamelt dan gegevens over plaats en de snelheid van het voorwerp, en presenteert die in een tabel of een grafiek. Je kunt niet elke video opname zo analyseren. Helaas moeten jij als leerling dit ook kunnen zonder computerprogramma's.

Bewegingen vastleggen met een (video) camera

Omdat je uit de video de afstand wilt kunnen halen moet er op de opname een meetlat te zien zijn of een ander voorwerp waarvan je de afmetingen kent. Daarmee kun je berekenen wat de afstand is die is afgelegd tussen elk beeld. Voor een goed resultaat heb je een opname nodig waarbij het voorwerp voor een stilstaande camera langs beweegt.

Omdat je uit de video de tijd wilt kunnen halen moet je weten uit hoeveel beelden per seconde de opname bestaat. Daarmee kan je berekenen hoeveel tijd tussen elk beeld is verstreken.

Veel videocamera’s maken opnames van dertig beelden per seconde. 

De tijd tussen twee opeenvolgende beelden is dan                                             = 0,033 s of 33 ms.

Vastgelegde beweging vanuit een video

Bovenstaand zie je een reeks afbeeldingen die ooit onderdeel waren van een video.

Elk beeld of "frame" van de video kan gebruikt worden als afzonderlijke foto om een beweging te onderzoeken.

Waarom is bovenstaande reeks afbeeldingen niet geschikt om de beweging mee te analyseren?
(Bedenk 2 redenen. Geef ook aan waarom!)

Een videometing van een turnster

Hier zie je een videometing van een turnster die op een trampoline springt. In het diagram is de hoogte uitgezet tegen de tijd.

Hoeveel volledige sprongen zijn er gemeten?

Wanner bereikte ze haar hoogste en laagste punten?
Het hoogst bereikte punt was op tijdstip: t =..... s met de hoogte: h = ...... m.
Het laagst bereikte punt was op tijdstip: t=..... s met de hoogte: h = ...... m.

Op welke momenten beweegt de trampolinespringster het langzaamst?

Stroboscopische foto’s maken

Je kunt een beweging ook vastleggen door een stroboscopische foto te maken. Zo’n foto maak je in een verduisterde ruimte, met als enige verlichting een stroboscooplamp. Dat is een lamp die met regelmatige tussenpozen een korte lichtflits geeft.

Tijdens de bewegingen blijft de sluiter voor de lens van het fototoestel open staan. Elke keer dat de lamp een lichtflits geeft wordt een momentopname van de beweging vastgelegd.

Alle momentopnames komen samen op één foto te staan. Je kunt eenvoudig aflezen op welke plaats het voorwerp zich op elk moment bevindt. daarmee kan je met de stroboscopische foto berekenen wat de afstand is die wordt afgelegd tussen elk beeld.

Omdat je de stroboscoop in kan stellen kan je de tijd bepalen. Hoe vaak de stroboscoop flitst per seconde heeft direct invloed op de tijd tussen de beelden. Daarmee kan je berekenen hoeveel tijd tussen elk beeld is verstreken.

Als een stroboscoop 10 keer per seconde flitst dan is de tijd tussen twee opeenvolgende beelden

 

Stroboscopische foto van een turnster

Noteer twee manieren om een snelle beweging vast te leggen.

Stroboscopische foto van een pingpong bal.

Wanneer beweegt het balletje het snelst? Waaraan zie je dat?

Wanneer beweegt het balletje het langzaamst? Waaraan zie je dat?

Het balletje raakt bij A en B de grond. De tijd tussen twee opeenvolgende lichtflitsen is 0,05 s. Hoeveel tijd zit tussen moment A en B?

Bedenk een situatie waarbij je een stroboscopische foto zou kiezen, en niet een video, om een beweging te analyseren.

Bedenk een situatie waarbij je een stroboscopische foto zou kiezen, en niet een video, om een beweging te analyseren.

Stroboscopische weergave van de beweging van de basketbal

Een video-opname van een beweging bestaat uit een hele serie beelden.

Je kunt de opname met een video-edit app bewerken tot één gecombineerd beeld.

Op die manier krijg je ook een soort                    stroboscopische foto

play.google.com

Rolanda heeft een video-opname gemaakt van een vallende basketbal. Nu wil ze deze beweging gaan analyseren. Welke twee grootheden moet ze eerst berekenen vanuit de video? Geef ook het symbool van deze grootheden.