Handboek practica onderwijs/Natuurkunde practica/Evenwichtslat

De evenwichtslat

Inleiding

In deze proef gaan we onderzoeken hoe evenwicht werkt en hoe we eraan kunnen rekenen.

Benodigdheden

• lat van 50 cm met in het midden een inkeping
• steun
• gewichtjes 20 g, 50 g, 100 g, 200 g
• meetlat van minimaal 30 cm

Opstelling

Verkennen

We gaan eerst de opstelling verkennen. Neem hiervoor niet meer dan 5 minuten. Doe daarbij in elk geval het volgende:

• Probeer eerst eens de lat in evenwicht te krijgen zonder er gewichtjes op te plaatsen. De inkeping in het midden zou uitkomst moeten bieden.
• Zet op deze lat die in evenwicht is aan de ene kant een gewichtje. Waar moet je aan de andere kant een even groot gewichtje plaatsen om de lat weer in evenwicht te krijgen?
• Kies nu een gewichtje met een andere massa. Waar moet je het gewichtje leggen om de lat weer in evenwicht te krijgen?

Onderzoeksvragen

We stellen bij dit experiment de volgende onderzoeksvragen:

• Wanneer is het latje zonder gewichtjes in evenwicht?
• Hoe krijg ik de lat in evenwicht als ik er aan één kant een gewichtje op leg?
• Welke wetmatigheid kunnen we ontdekken?
• Weet je zelf ook nog een onderzoeksvraag te bedenken?

Experimenteren

Bij het experiment gaan we werken met een lat die zonder gewichten in evenwicht zou zijn. De linkerkant van het latje noemen we a en de rechterkant noemen we b.

We zullen aan kant a op een vaste afstand l_a een gewichtje met massa m_a neerleggen. We zullen daarna aan kant b een gewichtje met massa m_b neerleggen en we proberen daarbij de lat in evenwicht te krijgen.

We zullen de afstand l_b opmeten. Je meet van het midden van de steun tot het zwaartepunt van het gewichtje. Dat bevindt zich midden in het gewichtje.

We zullen uit m_a en m_b de zwaartekracht F_a. en F_b berekenen. Met F en l zullen we het moment M berekenen. We verwerken deze gegevens in een tabel. Daarna beredeneren we hoe de bevindingen met elkaar samenhangen.

We brengen allereerst de lat zonder gewichten in evenwicht. Geef de draairichting aan door de juiste richting ((linksom/rechtsom)) te omcirkelen.

vragen vooraf

Om het experiment goed uit te kunnen voeren, zul je de volgende vragen moeten kunnen beantwoorden.

• Het latje heeft zelf ook massa. Waar bevindt zich het zwaartepunt van een massa?
• Hoe bereken je de zwaartekracht van een voorwerp met een bepaalde massa?
• Wat is de betekenis van de volgende symbolen?

m = .................

M = .................

F = .................

l = .................

experiment 1

Leg op 24 cm van het midden een gewichtje van 10 g en probeer de lat in balans te krijgen met onderstaande gewichtjes aan de andere kant.

l_a= 24 cm

m_a= 10 g= ............ kg

F_a= 10 · m_a= ............ N

M_a= F_a · l_a= ............ Ncm (linksom/rechtsom)

mb(in g)	Fb(in N)	lb(in cm)	Mb(in Ncm)	richting
20				(linksom/rechtsom)
50				(linksom/rechtsom)
100				(linksom/rechtsom)
200				(linksom/rechtsom)

experiment 2

Leg op 7 cm van het midden een gewichtje van 50 g en probeer de lat in balans te krijgen met onderstaande gewichtjes aan de andere kant.

l_a= 7 cm

m_a= 50 g= ............ kg

F_a= 10 · m_a= ............ N

M_a= F_a · l_a= ............ Ncm (linksom/rechtsom)

mb(in g)	Fb(in N)	lb(in cm)	Mb(in Ncm)	richting
10				(linksom/rechtsom)
20				(linksom/rechtsom)

experiment 3

Leg op 5 cm van het midden een gewichtje van 200 g en probeer de lat in balans te krijgen met onderstaande gewichtjes aan de andere kant.

l_a= 5 cm

m_a= 200 g= ............ kg

F_a= 10 · m_a= ............ N

M_a= F_a · l_a= ............ Ncm (linksom/rechtsom)

mb(in g)	Fb(in N)	lb(in cm)	Mb(in Ncm)
50			(linksom/rechtsom)
100			(linksom/rechtsom)

experiment 4

Leg op 2 cm van het midden een gewichtje van 500 g en probeer de lat in balans te krijgen met onderstaande gewichtjes aan de andere kant.

l_a= 2 cm

m_a= 500 g= ............ kg

F_a= 10 · m_a= ............ N

M_a= F_a · l_a= ............ Ncm (linksom/rechtsom)

mb(in g)	Fb(in N)	lb(in cm)	richting
50				(linksom/rechtsom)
100				(linksom/rechtsom)

Verwerken

Maak voor experiment 1 een grafiek van mb tegen lb en mb tegen Mb.

• Wat valt er op aan l_b in de grafiek?
• Wat valt er op aan M_a en M_b in alle experimenten?
• Wat kun je zeggen over voorwerpen die in evenwicht zijn?

Bijlagen

De massa van de lat bepalen

Als je weet hoe groot de massa van een gewichtje is en je hebt een goede liniaal, dan kun je bepalen hoe groot de massa van het latje is zonder te wegen. Rara hoe doe je dat?

Leg aan één kant een gewichtje neer en breng de lat in evenwicht door het steunpunt uit het midden te verschuiven. Noteer hoe groot de massa van het gewichtje is. Meet op waar het steunpunt staat ten opzichte van de beide uiteinden van de lat.

Je hebt nu genoeg gegevens, maar hoe bepaal je nu de massa van de lat? Bedenk dat het zwaartepunt van een willekeurig stukje lat altijd in het midden ligt.