Natuurkunde lijkt misschien een intimiderend onderwerp, maar er zijn manieren om het leuk te maken. Het is niet alleen de basis voor andere wetenschappen zoals scheikunde en meteorologie, het verklaart ook zoveel over de wereld waarin we leven. Natuurkunde onderzoekt de fundamentele concepten van materie, energie, ruimte en tijd, en de interacties tussen deze eigenschappen. Voor middelbare scholieren die op zoek zijn naar eenvoudige experimenten, zijn licht, statische elektriciteit en thermodynamica geweldige plekken om te beginnen.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Schijn met een zaklamp door water en melk om te ontdekken waarom de lucht blauw is maar de zonsondergang rood; gebruik een kam om water met statische elektriciteit te buigen; en kijk hoe een hardgekookt ei in een fles wordt gezogen om de thermodynamica in actie te zien.
De kleur van het licht
Heb je je ooit afgevraagd waarom de lucht blauw is, maar de zonsondergang rood? Gebruik een zaklamp, een transparante rechthoekige container, water en een kopje melk om erachter te komen waarom.
Vul de container voor driekwart met water en laat de zaklamp in de zijkant van de container schijnen. Observeer het licht van de andere kant en het einde van de container. Hooguit zijn er een paar witte stofdeeltjes te zien waar de straal doorheen gaat.
Roer nu 1/4 kopje melk door het water. Observeer het licht van de andere kant en het einde van de container. Van de andere kant kan het licht blauw lijken en vanaf het einde kan het licht geel lijken. Let op de breedte van de balk. Herhaal dit totdat alle melk is toegevoegd. Je zult na elke toevoeging merken dat het blauw donkerder wordt, het geel oranje wordt en de breedte van de straal groter wordt.
Dus waarom lijkt het licht twee verschillende kleuren, afhankelijk van de hoek? Licht reist in een rechte lijn, tenzij het deeltjes tegenkomt die ervoor zorgen dat de straal verstrooid wordt. Hoe meer melk (die vet- en eiwitdeeltjes bevat) je aan het water toevoegt, hoe meer het licht verstrooid wordt, waarbij het blauw buigt terwijl het rood en oranje meer in een rechte lijn verder gaan. Wat betreft de zonsondergang, vanwege het pad van de zon, moet het licht op dat moment verder reizen en komt het meer stofdeeltjes in de atmosfeer tegen.
Statische elektriciteit
Statische elektriciteit kan een nietsvermoedende persoon schokken, en het kan ook objecten verplaatsen. Gebruik een nylon kam en een kraan om te zien hoe statische elektriciteit water buigt.
Draai de kraan open zodat er water met een diameter van 1/16 inch uit de kraan stroomt. Haal de kam een paar keer door het haar. Houd de kam 3 tot 4 inch onder de kraan met de tanden van de kam op een centimeter van de waterstroom. Let op wat er gebeurt. Breng de kam dichterbij en kijk wat er gebeurt. Haal de kam weer door het haar en kijk of dit de resultaten verandert. Probeer de waterstroom aan te passen om te zien of dit een verschil maakt. Probeer ten slotte kammen van verschillende grootte en herhaal.
Door haar te kammen ontstaat er statische elektriciteit. Het ene object wordt negatief geladen door elektronen te winnen, terwijl het andere object positief wordt geladen door elektronen te verliezen. De waterstroom beweegt in de richting van de kam omdat elektronen uit het water worden aangetrokken door de geladen kam. De gekamde haren kunnen elkaar ook afstoten, omdat elke streng dezelfde lading vasthoudt en gelijke ladingen afstoten.
Hoge en lage druk
Wat bedoelt de weerman met "hoge druk" en "lage druk"? Een hardgekookt ei, een ouderwetse glazen melkfles en wat lucifers kunnen je helpen erachter te komen.
Pel een afgekoeld, hardgekookt ei. Steek tegelijkertijd drie lucifers aan en laat ze in een lege glazen fles vallen. Bedek de opening snel met het ei. Nadat de lucifers zijn gedoofd, zie je hoe het ei in de fles wordt gezogen.
Door de hitte van de lucifers zet de lucht in de fles uit. Nadat de wedstrijden zijn uitgegaan, koelt de lucht af en trekt hij samen. De druk in de fles wordt lager dan de druk buiten de fles. Terwijl de druk gelijk wordt, knijpt het ei in de fles.
Fascinerende dingen! Geniet van deze experimenten en hopelijk worden deze natuurkundige concepten een beetje gemakkelijker te verteren.