Bijles Schoolvakken Talen Muziek Kunst en Recreatie
Delen

Natuurkunde Uitleg: de Belangrijkste Stof

Vertaald door Boris, gepubliceerd op 06/08/2019 Blog > Schoolvakken > Natuurkunde > De belangrijkste Concepten in de Natuurkunde

Sleutelconcepten zijn over het algemeen fundamenten van een vak die leraren continu blijven benadrukken, zodat hun leerlingen de stof onthouden – tot de examentijd of voor het leven.

Ieder van ons heeft nog zulke fundamenten in het geheugen zitten, hoe lang geleden de schooltijd ook was.

We kennen bijvoorbeeld nog de vervoegingen Duits of Frans, of kunnen de eerste decimalen van Pi opnoemen. Toch?

Natuurkunde is niet anders met betrekking tot regels en concepten.

Er zijn basisregels die de basis vormen waarop het vak verdergaat; concepten die men moet kennen voordat men dieper in de stof kan duiken.

Het goede nieuws is dat, zodra deze grondbeginselen worden begrepen, het toepassen ervan in verdere studies een tweede natuur wordt!

Om je te helpen bij het begrijpen van belangrijke natuurkunde concepten, belicht en verklaart Superprof ze allemaal.

Oefen deze basisbegrippen. Geen nood om uren te studeren: natuurkunde hoeft niet moeilijk te zijn | Bron: Pexels

Natuurkunde Oefenen Met de Basis

Er zijn vier fundamentele natuurkrachten die elke fysieke interactie bepalen, op atomair of subatomair niveau.

1. Van alle krachten is zwaartekracht de meest voorkomende maar tegelijk de zwakste in omvang. De zwaartekracht werkt tussen alle lichamen en de impact ervan is afhankelijk van of de massa (‘s) groot of klein zijn.

De baan van onze planeet rond de zon en de baan van de maan rond de aarde worden aangedreven door de zwaartekracht.

De regels en eigenschappen van deze kracht worden beschreven in Einsteins relativiteitstheorie.

2. Zwakke kernkracht heeft met name betrekking op nucleaire krachten, die de neiging beschrijven om bèta-verval te creëren.

Beta-verval is wanneer een proton wordt omgezet in een neutron of vice versa.

Het verkrijgen of verliezen van een elektrische lading is van vitaal belang omdat het het atoom mogelijk maakt om naar een optimale verhouding van protonen en neutronen te transformeren, waardoor het stabiel wordt en blijft – mits de reactie gecontroleerd blijft.

Het fenomeen wordt beheerst door de volgende kracht op onze lijst.

3. Elektromagnetisme is de meest voorkomende kracht in onze wereld; dat wil zeggen: we kunnen de effecten ervan opmerken zonder apparaten te gebruiken.

Elektrostatische krachten werken op deeltjes in rust, wat betekent dat ze niet bewegen. Zowel magnetisme als elektriciteit werken op bewegende deeltjes.

De term elektromagnetisme werd bedacht in het midden van de 19e eeuw, toen de Schotse natuurkundige James Clerk Maxwell bewees (door vergelijkingen) dat licht, elektriciteit en magnetisme allemaal in hetzelfde medium bestaan.

Hij stelde verder vast dat elektromagnetische golven met de snelheid van het licht reizen.

4. De laatste van de vier krachten, de sterke kernkracht, houdt protonen en neutronen bij elkaar. In plaats van ze af te stoten, houdt deze kracht deeltjes bij elkaar – zelfs als deze deeltjes van elkaar weg bewegen.

Elektriciteit, magnetisme en de zwakke kracht zijn samengevoegd tot de elektrozwakke kracht, maar het opnemen van zwaartekracht blijkt een uitdaging te zijn, genaamd kwantumzwaartekracht.

Tot nu toe is geen van de theorieën die de kwantumzwaartekracht zouden kunnen aanpakken, bewezen.

Golven Dragen Energie

Heb je ooit gehoord van geluidsgolven? Hoe zit het met seismische golven?

Deze en andere golven hebben een direct, meetbaar effect. Geluidsgolven zijn te horen, seismische golven reizen door de grond en veroorzaken aardbevingen; zelfs licht reist in golven!

Misschien een beter zichtbaar voorbeeld zijn de golven die je vanaf het strand kunt zien: ze beuken op de oceaanbodem en reduceren de materie tot fijn zand.

Zwaartekrachtgolven zijn bijzonder opwindend! Deze rimpelingen in ruimtetijd worden veroorzaakt door de meest explosieve, energieke processen in onze kosmos.

Einstein voorspelde ze meer dan 100 jaar geleden, via zijn algemene relativiteitstheorie.

Kun je je de ontzag voorstellen die kosmologen voelden toen ze daadwerkelijk werden bewezen, nadat ze tientallen jaren niet meer dan een idee waren?

Hoe Zit Het Met Het Universum?

Ja, planeten en sterren en donkere materie zijn waar het universum van is gemaakt, maar op een meer fundamenteel niveau bestaat het uit materie en energie.

Materie in de ruimte kan zo klein zijn als stofdeeltjes of zo groot als een melkwegstelsel en energie neemt veel verschillende vormen aan: zwaartekrachtenergie en de meer recent onderzochte donkere energie.

In feite is het deze donkere energie waarvan wordt gedacht dat die de expansie van ons universum drijft …

We hebben materie en we hebben energie; nu voegen we kracht toe en dat is het recept voor elke hemelse gebeurtenis!

Elke evolutie van het universum, van de geboorte van een ster tot de ineenstorting van een rode reus, komt neer op die drie factoren.

Oefen met de natuurkunde stof! Dankzij deze basisconcepten zal natuurkunde huiswerk makkelijker gaan! | Bron: Pexels

Natuurkunde Studeren: Metingen

Het belangrijkste doel van de natuurkunde is om te begrijpen hoe ons universum werkt, op subatomair niveau, op onze planeet en in de kosmos.

Die studies omvatten fundamentele concepten, zoals hoe materie zich door ruimte en tijd verplaatst, hun energie en het effect van krachten op die materie.

Variaties vastleggen in een waargenomen kwestie is één ding; om uit te leggen hoe en waarom ze veranderen, moeten exacte berekeningen worden gemaakt. Men kan echter niet dezelfde meetschaal gebruiken om de baan van een planeet (kilometers) vast te leggen om een ​​temperatuurverschil op te merken (Kelvin, Rankin, Celsius en Fahrenheit).

Wat de officiële meetnormen van elk land ook zijn, de wetenschappelijke gemeenschap registreert hun bevindingen met behulp van een internationaal systeem van meeteenheden, SI-eenheden genoemd.

Dit systeem bevat basislijnen voor elk type meting:

  • Lengte wordt uitgedrukt in meters
  • Tijd wordt opgesplitst in seconden
  • Gewicht (massa) wordt aangegeven in kilogram
  • Temperatuur wordt gemeten in Celsius.
  • Elektrische stroom wordt aangegeven in Ampères
  • een mol is een maat voor de hoeveelheid stof of substantie

Natuurlijk weegt niet alles minstens een kilogram en begint elektrische stroom niet altijd bij één ampère, dus decimalen en exponenten spelen een rol.

Dat zijn sleutelbegrippen uit de wiskunde!

In plaats van een nanometer op te schrijven als 1 achter 8 nullen die achter een decimale punt (0.000000001) komen, wordt die meting eenvoudigweg aangeduid als ‘n’.

Er zijn acht standaardvoorvoegsels met aanvullende afkortingen om exponentiële waarden aan te geven:

Voorvoegsel Afkorting Exponent Hoeveel nullen?
Tera- T 12 1.000.000.000.000
Giga G9 1000000000
Mega M6 1000000
kg k 1000
centi- c -2 0,01
milli m -3 0.001
micro- μ -6 0.000001
nano- n -9 0,000000001

Hoewel het gebruik van voorvoegsels helpt om vergelijkingen beheersbaar te maken, moet elke eenheid uitgedrukt door een voorvoegsel terug worden omgezet in een werkelijke numerieke waarde om een vergelijking op te lossen.

Men kan gemakkelijk de massa van een object meten of de tijd die het kost om een ​​bepaalde afstand af te leggen, maar hoe zit het met het meten van de kracht die het voortstuwt, de energie die hetkwijtraakt, de frequentie van zijn golven of zijn elektrische lading?

In deze volgende tabel ziet je alle eenheden: hun naam, wat ze vertegenwoordigen en de afkorting die wordt gebruikt.

Maateenheid Afkorting Wat het meet
Joule J Energie
Watt W Vermogen
Pascal Pa Druk
Newton N Kracht
Hertz Hz Frequentie
Ohm Ω Elektrische weerstand
Volt V Elektrische Potentie
Coulomb C Elektrische lading
Tesla T Magnetische Dichtheid

Je kunt alles meten dankzij natuurkunde | Bron: Pexels

Natuurkunde Opgaven: Sleutelwetten en Formules

Elke actie wordt gevolgd door een gelijke tegenreactie.

Die zin, die vaak wordt gebruikt in alledaagse gesprekken – vaak als een verklaring van karmische vergelding, is eigenlijk de derde bewegingswet van Newton.

De andere twee zijn:

  • Een object in rust heeft de neiging in rust te blijven, tenzij gemotiveerd om te bewegen door een externe kracht.
  • De snelheid van verandering in momentum is direct gerelateerd aan de uitgeoefende kracht.

Sir Isaac Newton, een van de architecten van de klassieke natuurkunde, heeft die wetten meer dan 330 jaar geleden vastgesteld na lange observatie van de beweging van de materie en de krachten die erop inwerken.

Hoewel ze vanzelfsprekend en zelfs simplistisch lijken, waren er op het moment dat deze wetten werden vastgesteld, weinig fundamentele regels voor de natuurkunde, laat staan ​​een verbindende norm voor massa in beweging.

Albert Einstein, een andere hoeksteen van de discipline die we natuurkunde noemen, bedacht de meest beroemde vergelijking aller tijden in zijn speciale relativiteitstheorie: E = mc2.

Zo elegant en schijnbaar eenvoudig als het is, herbergt het twee fysieke waarheden:

  • Het relativiteitsbeginsel stelt dat fysische wetten in alle situaties gelijkelijk van toepassing zijn.
  • In een vacuüm is de snelheid van het licht constant, ongeacht de beweging van de lichtbron.

Wat absoluut verbazingwekkend is, is dat deze wetten de tand des tijds hebben doorstaan ​​en steeds opnieuw zijn bewezen!

Welke andere grote natuurkundigen hebben zo’n impact op het vakgebied van de natuurwetenschappen?

De Wetten van de Thermodynamica Zijn Als Volgt:

  • De Zeroeth-wet maakt het begrip temperatuur mogelijk.
  • De eerste wet illustreert de dynamiek tussen de interne energie, toegevoegde warmte en het werk van een systeem.
  • De tweede wet schetst de natuurlijke warmtestroom in een gesloten systeem
  • De Derde Wet stelt dat elk gecreëerd thermodynamisch proces van nature uit warmteverlies zal lijden en dus nooit een perfecte efficiëntie bereikt.

Deze wetten zijn ook ontstaan ​​in het midden van de jaren 1600 en gelden nog steeds vandaag – dat zegt veel over de briljante geesten die ze hebben bedacht.

Elektrostatische Wetten

Twee wetten regelen het ontstaan ​​van elektrostatische kracht en velden door elektrisch geladen deeltjes. Zij zijn:

  • De wet van Coulomb, die stelt dat objecten met dezelfde lading elkaar afstoten en tegenpolen aantrekken, en beschrijft de krachten die worden uitgedrukt door die aantrekking of afstoting.
  • De wet van Gauss beschrijft de verdeling van een elektrische lading door het elektrische veld dat het creëert.

Ze zijn genoemd naar hun auteurs; Charles Coulomb is een Franse natuurkundige en Carl Friedrich Gauss, een Duitse wiskundige.

De wereld van de natuurkunde, die zich over elke nationaliteit uitstrekt en eeuwen omvat, moet noodzakelijkerwijs regels en normen volgen.

Nu heb je begrip van die kernbegrippen waarop je verder kunt bouwen. Waarom niet gelijk alles leren over natuurkunde?

Einstein legde de basis voor de natuurkunde. De relativiteitstheorie van Einstein | Bron: Pexels

Delen

Onze lezers vinden dit artikel leuk
Heeft dit artikel je de informatie kunnen geven waar je naar op zoek was?

Had je hier echt helemaal niks aan?Volgende keer zullen we beter ons best doen!Oef, het gemiddelde! Niet beter dan dat?Bedankt! Stel je vragen hieronder in de comments.Het was een plezier je te kunnen helpen! :) (een gemiddelde van 5,00 van de 5 voor 1 stemmen)
Loading...
avatar