Natuurkunde PO
Proef van Melde
Door:
Cluster:
Datum:
Docent:
,Inhoudsopgave
Inleiding..................................................................................................................................................3
Onderzoeksvraag....................................................................................................................................3
Theoretische verkenning........................................................................................................................4
Hypothese..............................................................................................................................................6
Werkwijze...............................................................................................................................................6
Resultaten..............................................................................................................................................7
Verwerking.............................................................................................................................................7
Conclusie..............................................................................................................................................10
Discussie...............................................................................................................................................10
Bijlagen.................................................................................................................................................11
Logboek............................................................................................................................................11
Bronnenlijst......................................................................................................................................11
2
,Inleiding
Als het gaat over golven en trillingen in de natuurkunde, zal je zonder twijfel de proef van Melde
tegenkomen. Dit is een proef waarbij onderzoek wordt gedaan naar staande golven in een koord.
In dit PO gaan we deze proef uitvoeren. Hierdoor proberen we erachter te komen of er een
kwantitatief verband is tussen de golfsnelheid en de spankracht in een gespannen koord. Zo ja, wat is
het verband? In dit verslag gaan we verder in op theorie, werken we de resultaten uit en komen tot
een antwoord op de onderzoeksvraag.
De proef van Melde is relevant omdat we hierbij oefenen met het aantonen van verbanden en leren
over golven. Door de proef van Melde weten we hoe een staande golf eruit ziet. Hierdoor kunnen we
beter begrijpen hoe golven en trillingen werken. We hopen dus ook om meer te leren hierover.
Onderzoeksvraag
De vraag waar we in dit onderzoek een antwoord op willen is: Wat is het kwantitatieve verband
tussen de golfsnelheid en de spankracht in een gespannen koord?
3
, Theoretische verkenning
Om de proef te kunnen uitvoeren hebben we kennis nodig over golven en hun snelheid. Bij de proef
van melde is het doel om een kwantitatief verband op te stellen tussen de golfsnelheid en de
spankracht. We moeten dus een wiskundige formule zoeken tussen de x en de y.
Er bestaan verschillende verbanden:
a
Omgekeerd evenredig verband: y = .
x
Kwadratisch verband: y = ax2.
a
Omgekeerd kwadratisch verband: y = 2.
x
Wortel verband: y = a√ x .
Hierbij horen ook verschillende grafieken, we zouden
onze meetgegevens met de grafiek kunnen vergelijken om een idee te hebben welk verband er is
tussen de spankracht en snelheid.
Golven
Golven ontstaan doordat trillingen worden doorgegeven aan hun omgeving. Een trilling is een
beweging rond de evenwichtsstand. Er zijn verschillende soorten golven.
Allereerst een transversale golf. Dit is een lopende golf, deze ontstaat als de trillingsrichting van de
deeltjes in het koord loodrecht staat op de bewegingsrichting van de golf. Dan is er ook nog een
longitudinale golf. Dit is ook een lopende golf maar hierbij is de trillingsrichting van de deeltjes gelijk
aan de richting waarin de golf beweegt. Een lopende golf beweegt vaak van links naar rechts.
De golf waar wij mee gaan werken is een staande golf. Deze golf beweegt niet van links naar rechts.
Bij een staande golf worden knopen en buiken gevormd.
Knopen en buiken
Bij de proefopstelling ontstaat door het trilapparaat aan het uiteinde van het koord een trilling.
Hierdoor ontstaat er een golf in het koord, deze kaatst weer terug. Door een bepaalde frequentie te
gebruiken ontstaat een patroon van buiken en knopen, dus de eigenschappen van een staande golf.
Een knoop is een punt in het koord dat stil staat, dit is een vast punt bij een bepaalde frequentie.
Een buik is een punt wat maximaal omhoog en omlaag beweegt in het koord. De buik wordt gevormd
tussen twee knopen. Tussen twee knopen is het een halve golf, tussen drie knopen een hele golf.
Deze hebben we nodig voor ons onderzoek.
Eén golf, dus gevormd tussen drie knopen.
Golfsnelheid
Om het kwantitatieve verband te berekenen hebben we kennis nodig over de golfsnelheid. Dit is ook
wel de voortplantingssnelheid van een golf. Hiervoor geldt:
λ
v = f · λ en v =
T
4
Proef van Melde
Door:
Cluster:
Datum:
Docent:
,Inhoudsopgave
Inleiding..................................................................................................................................................3
Onderzoeksvraag....................................................................................................................................3
Theoretische verkenning........................................................................................................................4
Hypothese..............................................................................................................................................6
Werkwijze...............................................................................................................................................6
Resultaten..............................................................................................................................................7
Verwerking.............................................................................................................................................7
Conclusie..............................................................................................................................................10
Discussie...............................................................................................................................................10
Bijlagen.................................................................................................................................................11
Logboek............................................................................................................................................11
Bronnenlijst......................................................................................................................................11
2
,Inleiding
Als het gaat over golven en trillingen in de natuurkunde, zal je zonder twijfel de proef van Melde
tegenkomen. Dit is een proef waarbij onderzoek wordt gedaan naar staande golven in een koord.
In dit PO gaan we deze proef uitvoeren. Hierdoor proberen we erachter te komen of er een
kwantitatief verband is tussen de golfsnelheid en de spankracht in een gespannen koord. Zo ja, wat is
het verband? In dit verslag gaan we verder in op theorie, werken we de resultaten uit en komen tot
een antwoord op de onderzoeksvraag.
De proef van Melde is relevant omdat we hierbij oefenen met het aantonen van verbanden en leren
over golven. Door de proef van Melde weten we hoe een staande golf eruit ziet. Hierdoor kunnen we
beter begrijpen hoe golven en trillingen werken. We hopen dus ook om meer te leren hierover.
Onderzoeksvraag
De vraag waar we in dit onderzoek een antwoord op willen is: Wat is het kwantitatieve verband
tussen de golfsnelheid en de spankracht in een gespannen koord?
3
, Theoretische verkenning
Om de proef te kunnen uitvoeren hebben we kennis nodig over golven en hun snelheid. Bij de proef
van melde is het doel om een kwantitatief verband op te stellen tussen de golfsnelheid en de
spankracht. We moeten dus een wiskundige formule zoeken tussen de x en de y.
Er bestaan verschillende verbanden:
a
Omgekeerd evenredig verband: y = .
x
Kwadratisch verband: y = ax2.
a
Omgekeerd kwadratisch verband: y = 2.
x
Wortel verband: y = a√ x .
Hierbij horen ook verschillende grafieken, we zouden
onze meetgegevens met de grafiek kunnen vergelijken om een idee te hebben welk verband er is
tussen de spankracht en snelheid.
Golven
Golven ontstaan doordat trillingen worden doorgegeven aan hun omgeving. Een trilling is een
beweging rond de evenwichtsstand. Er zijn verschillende soorten golven.
Allereerst een transversale golf. Dit is een lopende golf, deze ontstaat als de trillingsrichting van de
deeltjes in het koord loodrecht staat op de bewegingsrichting van de golf. Dan is er ook nog een
longitudinale golf. Dit is ook een lopende golf maar hierbij is de trillingsrichting van de deeltjes gelijk
aan de richting waarin de golf beweegt. Een lopende golf beweegt vaak van links naar rechts.
De golf waar wij mee gaan werken is een staande golf. Deze golf beweegt niet van links naar rechts.
Bij een staande golf worden knopen en buiken gevormd.
Knopen en buiken
Bij de proefopstelling ontstaat door het trilapparaat aan het uiteinde van het koord een trilling.
Hierdoor ontstaat er een golf in het koord, deze kaatst weer terug. Door een bepaalde frequentie te
gebruiken ontstaat een patroon van buiken en knopen, dus de eigenschappen van een staande golf.
Een knoop is een punt in het koord dat stil staat, dit is een vast punt bij een bepaalde frequentie.
Een buik is een punt wat maximaal omhoog en omlaag beweegt in het koord. De buik wordt gevormd
tussen twee knopen. Tussen twee knopen is het een halve golf, tussen drie knopen een hele golf.
Deze hebben we nodig voor ons onderzoek.
Eén golf, dus gevormd tussen drie knopen.
Golfsnelheid
Om het kwantitatieve verband te berekenen hebben we kennis nodig over de golfsnelheid. Dit is ook
wel de voortplantingssnelheid van een golf. Hiervoor geldt:
λ
v = f · λ en v =
T
4
