Het eierdruppel-experiment - een wetenschappelijk project waarbij leerlingen manieren bedenken om te voorkomen dat een ei breekt wanneer het van een bepaalde hoogte valt - is een hoogtepunt in de meeste natuurkundelessen. Lees verder om meer te leren over de fundamentele, maar fundamentele concepten die het experiment demonstreert.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
De aantrekkingskracht van de zwaartekracht, vrije val, luchtweerstand en eindsnelheid zijn allemaal belangrijke natuurkundige concepten waarover je meer zult leren in het wetenschappelijke project eierdruppels.
De aantrekkingskracht van de zwaartekracht
Zwaartekracht is de kracht die bestaat tussen de aarde en objecten in de buurt ervan. Er zijn twee criteria bij het definiëren van zwaartekracht:
Zwaartekracht: Vertegenwoordigd doorFzwaar, dit is de kracht die inwerkt op objecten op of nabij het aardoppervlak. De zwaartekracht kan worden berekend met de vergelijking:
F_{grav}=\text{massa}\times\text{acceleration}
Versnelling van de zwaartekracht
: Vertegenwoordigd doorg, dit is de versnelling die een object ervaart wanneer de zwaartekracht de enige kracht is die erop wordt uitgeoefend. Alle objecten op of nabij het aardoppervlak hebben dezelfde waarde voor de zwaartekrachtversnelling (g): 9,8 m/s/s (meter per seconde per seconde).Vrije val
Een vrij vallend object is een object dat valt onder de enige invloed van de zwaartekracht. Er zijn twee kenmerken die een object in vrije val definiëren:
- Het object ondervindt geen luchtweerstand.
- Alle vrij vallende objecten vallen met een snelheid van 9,8 m/s/s op de aarde.
Luchtweerstand
Luchtweerstand treedt op wanneer het vooroppervlak van een vallend object botst met luchtmoleculen. De twee meest voorkomende factoren die de luchtweerstand kunnen veranderen, zijn de snelheid van het object en het oppervlak van de dwarsdoorsnede; een toename van een van beide verhoogt de luchtweerstand.
Wanneer een object in vrije val luchtweerstand ontmoet, is de vergelijking:
F_{net}=\text{massa}\times\text{acceleration}
waarFnetto-is het verschil tussen de zwaartekracht en de kracht van de luchtweerstand.
Eindsnelheid
Eindsnelheid is de constante snelheid van een object dat vrij door een gas of vloeistof valt. Als een object valt en een toename van de luchtweerstand tegenkomt, balanceert de luchtweerstand uiteindelijk de zwaartekracht. Daarom is de kracht van luchtweerstand evenredig met de snelheid; luchtweerstand neemt toe naarmate de snelheid van het object toeneemt totdat de eindsnelheid is bereikt.
Experimenten met eierdruppels maken het leren over natuurkunde leuk, laagdrempelig en stimulerend. Geniet er zeker van, maar vergeet niet om deze belangrijke basisprincipes toe te passen tijdens het maken van je project.