Fysica I
,1
, Fysica I
Hoofdstuk 1: inleiding, meten en schatten
Natuurkunde houdt zich bezig met het gedrag en de structuur van materie en wordt vaak opgedeeld in
klassieke natuurkunde (beweging, warmte, licht…) en moderne natuurkunde (relativiteitstheorie,
kernfysica, kosmologie…).
1 wetenschap is niet statisch, ze verandert en ontwikkelt zich
Het doel van de wetenschap is de fysieke wereld rondom ons beter te leren begrijpen, de wereld
kwalitatief en kwantitatief beschrijven. Wetenschappers doen dit adhv waarnemingen tijdens
hun experimenten, daarna bepalen ze wat van hun waarnemingen en experimenten relevant is.
Voor deze experimenten en theorieën is veel verbeeldingskracht nodig. Waarnemingen
doen en experimenteren is één kant van de wetenschappelijke methode, de andere is
het uitdenken van theorieën om de waarnemingen mee te verklaren. Fysica begint vaak
bij verwondering over een bepaald fenomeen.
Theorieën komen niet rechtstreeks van waarnemingen, waarnemingen geven enkel inspiratie.
Theorieën komen uit de menselijke geest. Bv. stoffen bestaan uit atomen, relativiteitstheorie…
Grote theorieën worden vergeleken met meesterwerken in kunst en literatuur, ze worden gezien als
creatieve prestaties. Het verschil is dat theorieën worden getoetst met experimenten om te zien of
ze ondersteund worden door de voorspellingen.
2 modellen, theorieën en wetten
Om een specifiek aspect van de fysica te begrijpen maakt men gebruik van een model, een simpel beeld
van het verschijnsel in termen die vertrouwd zijn. Het doel is om een idee te schetsen van wat er gebeurt.
Het model inspireert tot nieuwe ideeën en experimenten.
Een theorie is in vergelijking breder, gedetailleerder en kan zeer nauwkeurige voorspellingen doen.
‘Wet’ wordt gebruikt voor bepaalde beknopte, maar algemene uitspraken over hoe de natuur zich gedraagt.
Bv. behoud van energie. Als iets een wet wilt zijn, moet het experimenteel aangetoond zijn dat de uitspraak
geld voor een breed scala van verschijnselen.
Minder algemene uitspraken krijgen de term ‘principe’. Bv. principe van
Archimedes.
Theorieën vertellen hoe de natuur zich ‘moet’ gedragen, wetten hoe de natuur zich
‘werkelijk’ gedraagt.
3 meten en onnauwkeurigheid; significante cijfers
3.1 onnauwkeurigheden
Geen enkele meting is 100% nauwkeurig en bevat een onnauwkeurigheid. Elk meetinstrument heeft ook
een beperkte nauwkeurigheid wat het onvermijdelijk maakt. Het is belangrijk om de geschatte
onnauwkeurigheid van de meting weer te geven. Bv. de breedte van een plank is 8,8 ± 0,1cm.
De procentuele onnauwkeurigheid is de verhouding van de onnauwkeurigheid tot de gemeten
0,1
waarde, vermenigvuldigt met 100. Bv. . 100 = 1%
8,8
2
, 3.2 significante cijfers
Het aantal betrouwbaar bekende cijfers zijn de significante cijfers / beduidende getallen.
Bv. 26,23 → 4 bc, 0,062 → 2 bc
Het aantal significante cijfers is niet altijd even duidelijk. Bv. een bepaalde afstand is ruw 80 km, dan is er 1
bc (8). De 0 is enkel een plaatsbepaler van de 8 en is niet betrouwbaar 0.
Om ‘nauwkeurig’ te rekenen mag je ook niet te veel getallen opschrijven, het maximum aantal beduidende
cijfers is het aantal van het getal met de minste bc. Bv. je rekent met 6,8 cm en 76,84 cm², dan rond je het
tweede af tot 77 cm².
Het eindresultaat mag ook niet meer cijfers na de komma bevatten dan het getal met het kleinste
aantal na de komma. Bv. 36 + 8,2 = 44 (niet 44,2)
3.3 wetenschappelijke notatie
Getallen worden in de ‘wetenschappelijke methode’ geschreven met machten van 10, met het voordeel dat
het aantal beduidende cijfers duidelijk tot uiting komt. Bv. 36.900 = 3,69 . 10^4 (één getal voor de komma).
3.4 onnauwkeurigheidspercentage versus significante cijfers
De regel voor significante cijfers is een benadering en kan de nauwkeurigheid onderschatten.
Bv. 97/92 = 1,05 → 1,1 want 2 bc.
Maar 92±1 en 97±1 hebben beiden een onnauwkeurigheid van 1%. Het is dus beter om 1,05 te schrijven
(0,01/1,05 = 1%) ipv 1,1 (0,1/1,05 = 10%).
3.5 benaderingen
We moeten er rekening mee houden dat er bij natuurkunde gebruik wordt gemaakt van benaderingen en dat
het antwoord meer of minder kan zijn dan de beduidende cijfers.
3.6 nauwkeurigheid vs precisie
Er is tussen nauwkeurigheid en precisie een technisch verschil. Precisie is de mogelijkheid om de meting
met een bepaald meetinstrument herhaaldelijk uit te voeren, de verschillende metingen geven een beter
beeld. Met nauwkeurigheid kijkt men hoe dicht die ene meting bij de werkelijkheid komt, met een
foutenpercentage.
4 eenheden, stadaarden en het SI-systeem
De meting van een grootheid is altijd tov een standaard of eenheid. Deze eenheid moet
gegeven worden, want 18,6 m is iets anders dan 18,6 inch of cm.
Het is belangrijk een standaard te kiezen die makkelijk reproduceerbaar is, zodat
iedereen die zeer nauwkeurige metingen moet doen hiernaar kan verwijzen.
4.1 lengte
De meter was de eerste internationale standaard, rond 1790 ingesteld als de
standaard van lengte door de Académie Française des Sciences.
Eén meter = één tienmiljoenste van de afstand van de evenaar tot één van
beide polen.
3
,1
, Fysica I
Hoofdstuk 1: inleiding, meten en schatten
Natuurkunde houdt zich bezig met het gedrag en de structuur van materie en wordt vaak opgedeeld in
klassieke natuurkunde (beweging, warmte, licht…) en moderne natuurkunde (relativiteitstheorie,
kernfysica, kosmologie…).
1 wetenschap is niet statisch, ze verandert en ontwikkelt zich
Het doel van de wetenschap is de fysieke wereld rondom ons beter te leren begrijpen, de wereld
kwalitatief en kwantitatief beschrijven. Wetenschappers doen dit adhv waarnemingen tijdens
hun experimenten, daarna bepalen ze wat van hun waarnemingen en experimenten relevant is.
Voor deze experimenten en theorieën is veel verbeeldingskracht nodig. Waarnemingen
doen en experimenteren is één kant van de wetenschappelijke methode, de andere is
het uitdenken van theorieën om de waarnemingen mee te verklaren. Fysica begint vaak
bij verwondering over een bepaald fenomeen.
Theorieën komen niet rechtstreeks van waarnemingen, waarnemingen geven enkel inspiratie.
Theorieën komen uit de menselijke geest. Bv. stoffen bestaan uit atomen, relativiteitstheorie…
Grote theorieën worden vergeleken met meesterwerken in kunst en literatuur, ze worden gezien als
creatieve prestaties. Het verschil is dat theorieën worden getoetst met experimenten om te zien of
ze ondersteund worden door de voorspellingen.
2 modellen, theorieën en wetten
Om een specifiek aspect van de fysica te begrijpen maakt men gebruik van een model, een simpel beeld
van het verschijnsel in termen die vertrouwd zijn. Het doel is om een idee te schetsen van wat er gebeurt.
Het model inspireert tot nieuwe ideeën en experimenten.
Een theorie is in vergelijking breder, gedetailleerder en kan zeer nauwkeurige voorspellingen doen.
‘Wet’ wordt gebruikt voor bepaalde beknopte, maar algemene uitspraken over hoe de natuur zich gedraagt.
Bv. behoud van energie. Als iets een wet wilt zijn, moet het experimenteel aangetoond zijn dat de uitspraak
geld voor een breed scala van verschijnselen.
Minder algemene uitspraken krijgen de term ‘principe’. Bv. principe van
Archimedes.
Theorieën vertellen hoe de natuur zich ‘moet’ gedragen, wetten hoe de natuur zich
‘werkelijk’ gedraagt.
3 meten en onnauwkeurigheid; significante cijfers
3.1 onnauwkeurigheden
Geen enkele meting is 100% nauwkeurig en bevat een onnauwkeurigheid. Elk meetinstrument heeft ook
een beperkte nauwkeurigheid wat het onvermijdelijk maakt. Het is belangrijk om de geschatte
onnauwkeurigheid van de meting weer te geven. Bv. de breedte van een plank is 8,8 ± 0,1cm.
De procentuele onnauwkeurigheid is de verhouding van de onnauwkeurigheid tot de gemeten
0,1
waarde, vermenigvuldigt met 100. Bv. . 100 = 1%
8,8
2
, 3.2 significante cijfers
Het aantal betrouwbaar bekende cijfers zijn de significante cijfers / beduidende getallen.
Bv. 26,23 → 4 bc, 0,062 → 2 bc
Het aantal significante cijfers is niet altijd even duidelijk. Bv. een bepaalde afstand is ruw 80 km, dan is er 1
bc (8). De 0 is enkel een plaatsbepaler van de 8 en is niet betrouwbaar 0.
Om ‘nauwkeurig’ te rekenen mag je ook niet te veel getallen opschrijven, het maximum aantal beduidende
cijfers is het aantal van het getal met de minste bc. Bv. je rekent met 6,8 cm en 76,84 cm², dan rond je het
tweede af tot 77 cm².
Het eindresultaat mag ook niet meer cijfers na de komma bevatten dan het getal met het kleinste
aantal na de komma. Bv. 36 + 8,2 = 44 (niet 44,2)
3.3 wetenschappelijke notatie
Getallen worden in de ‘wetenschappelijke methode’ geschreven met machten van 10, met het voordeel dat
het aantal beduidende cijfers duidelijk tot uiting komt. Bv. 36.900 = 3,69 . 10^4 (één getal voor de komma).
3.4 onnauwkeurigheidspercentage versus significante cijfers
De regel voor significante cijfers is een benadering en kan de nauwkeurigheid onderschatten.
Bv. 97/92 = 1,05 → 1,1 want 2 bc.
Maar 92±1 en 97±1 hebben beiden een onnauwkeurigheid van 1%. Het is dus beter om 1,05 te schrijven
(0,01/1,05 = 1%) ipv 1,1 (0,1/1,05 = 10%).
3.5 benaderingen
We moeten er rekening mee houden dat er bij natuurkunde gebruik wordt gemaakt van benaderingen en dat
het antwoord meer of minder kan zijn dan de beduidende cijfers.
3.6 nauwkeurigheid vs precisie
Er is tussen nauwkeurigheid en precisie een technisch verschil. Precisie is de mogelijkheid om de meting
met een bepaald meetinstrument herhaaldelijk uit te voeren, de verschillende metingen geven een beter
beeld. Met nauwkeurigheid kijkt men hoe dicht die ene meting bij de werkelijkheid komt, met een
foutenpercentage.
4 eenheden, stadaarden en het SI-systeem
De meting van een grootheid is altijd tov een standaard of eenheid. Deze eenheid moet
gegeven worden, want 18,6 m is iets anders dan 18,6 inch of cm.
Het is belangrijk een standaard te kiezen die makkelijk reproduceerbaar is, zodat
iedereen die zeer nauwkeurige metingen moet doen hiernaar kan verwijzen.
4.1 lengte
De meter was de eerste internationale standaard, rond 1790 ingesteld als de
standaard van lengte door de Académie Française des Sciences.
Eén meter = één tienmiljoenste van de afstand van de evenaar tot één van
beide polen.
3
