WaterWijsheid - Technopolis

educatief pakket
waterwijsheid
secundair
onderwijs
1 ste graad
Dompel je onder in de wondere wereld van het water met 3 wetenschappe-leuke waterexperimenten

Colofon
Het educatief pakket ‘WaterWijsheid’ is een actie binnen het Actieplan Wetenschapscommunicatie,
een initiatief van de Vlaamse Overheid.
Het educatief pakket ‘WaterWijsheid’ werd gerealiseerd door Technopolis ® , het Vlaamse doe-centrum
voor wetenschap en technologie in Mechelen.
Met Technopolis ® brengt F.T.I vzw in opdracht van de Vlaamse Regering wetenschap en technologie
dichter bij de mens.
Voor meer informatie over het Actieplan Wetenschapscommunicatie: www.ewi-vlaanderen.be/actieplan.
Wees altijd voorzichtig! Technopolis ® kan niet verantwoordelijk gesteld worden voor gebeurlijke
schade of ongevallen tijdens het uitvoeren van de experimenten.
Flanders Technology International vzw -2010- alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag
worden gereproduceerd zonder voorafgaandelijke schriftelijke toestemming van de uitgever.
Verantwoordelijke uitgever: Erik Jacquemyn, Technologielaan, 2800 Mechelen.
Dit project wordt ondersteund binnen het actieplan Wetenschapscommunicatie, een initiatief van de Vlaamse Overheid.
1

Voorwoord
Dit educatief pakket is speciaal ontwikkeld om samen met je leerlingen op een actieve
manier te werken rond water, drijven en zinken, massadichtheid,...
Het pakket vertrekt van het verhaal van Archimedes die door toepassing van een simpele
proef met water de oplossing van een moeilijk wetenschappelijk probleem vond. Het verhaal
kan je gebruiken als aanknoping naar toepassingen met water, waar de leerlingen
dagelijks mee geconfronteerd worden.
De nodige wetenschappelijke en didactische raadgevingen, doe-kaarten en verwijzingen
naar de eindtermen (geldig vanaf september 2010) helpen je samen met de leerlingen
eenvoudige proefjes uit te voeren.
Bij het uitwerken van dit pakket is uitgebreid rekening gehouden met de leerplannen, in
het bijzonder met de doelstellingen van natuurwetenschappen en techniek. Het kan nuttig
gebruikt worden bij de voorbereiding van je bezoek aan Technopolis ® of om na een bezoek
zelf te experimenteren in de klas.
Op de website www.technopolis.be tref je onder het hoofdstuk ‘experimenteer’ nog
andere experimenten rond water aan die je in de klas kan uitvoeren. Bovendien staat
de website boordevol nuttige informatie. Je vindt er onder andere een overzicht van alle
opstellingen in Technopolis ® , met telkens een beschrijving, de tekst van het label dat bij
de opstelling staat, plus extra wetenschappelijke achtergrondinformatie bij het onderwerp
van de opstelling (dus ook bij de opstellingen die in de Waterkant staan).
Bovendien kan je op de website ook terecht voor een uitgebreide keuze aan educatief
materiaal rond andere onderwerpen die in het leerplan van het Secundair Onderwijs aan
bod komen.
Wij wensen jou en je leerlingen veel doe-plezier met dit wetenschappe-leuk pakket!
2

Inhoudstafel
Colofon .......................................................................................................................... p 1
Voorwoord .................................................................................................................. p 2
De truc met de kroon .......................................................................................... p 5
Het verhaal van Archimedes ............................................................................. p 7
De hydrometer ........................................................................................................ p 14
Drijven en zinken ................................................................................................... p 20
Wetenschappelijke achtergrondinformatie .............................................. p 27
Eindtermen ................................................................................................................ p 32
Technopolis ® , waar experimenteren fun is! ........................................... p 34
3

Hoe gebruikt u
deze map?
1 De map brengt aan de hand van drie experimenten met water de begrippen
massadichtheid, drijven en zinken,... aan. De leerlingen kunnen de experimenten
zelf uitvoeren.
2 De map vertrekt vanuit het echt gebeurde verhaal van Archimedes die bij het nemen
van een bad plots – Eureka! – de oplossing voor een moeilijk wetenschappelijk
probleem vond. Hij had immers ontdekt hoe hij kon nagaan of de kroon van de koning
wel van zuiver goud was gemaakt.
Dit verhaal kan een interessante inleiding zijn voor de lessen die je rond massadichtheid
of drijven en zinken, opbouwt.
3 Samen met de leerlingen test je de fantastische vondst van Archimedes zelf uit.
Je meet volumes en massa’s van vaste voorwerpen en berekent de bijhorende (gemid-
delde) massadichtheid. In een tweede stap ontdek je met de leerlingen hoe de
dichtheid van vloeistoffen op een eenvoudige manier gemeten kan worden.
4 Je stelt vast dat vloeistoffen met verschillende dichtheden op elkaar drijven. Zo koppel
je de studie van de massadichtheid aan het feit of een voorwerp in water zal drijven
of zinken.
5 Voor de experimenten zijn doe-kaarten, die je vrij kan kopiëren, voorhanden. De expe-
rimenten worden stapsgewijs aangebracht. Telkens wordt de wetenschappelijke
verklaring vermeld en kunnen de resultaten van het experiment op de doe-kaart
genoteerd worden. Bij elk experiment hoort ook een leestekst met aanvullende
informatie voor de leerlingen.
6 Tijdens de studie van water, kunnen ook andere vragen aan bod komen:
• Waar komt ons drinkwater vandaan? Hoe werkt een watertoren?
• Wat gebeurt er als water bevriest?
• Is waterdamp ook water?
• ...
De achtergrondinformatie achteraan in deze map helpt je bij het zoeken naar antwoorden.
7 Afhankelijk van de lessituatie kan je ervoor kiezen deze experimenten per 2 of 3 te laten
uitvoeren of eerder in groep te werk te gaan. Voor de leraar zijn didactische tips en meer
gedetailleerde wetenschappelijke informatie voorhanden.
8 De verschillende opstellingen die je in Technopolis ® aantreft, worden voorgesteld zodat
je je bezoek tot in de puntjes kan voorbereiden, of na je bezoek de ervaringen van de
leerlingen aan de hand van de opstellingen kan nabespreken.
4

Verhaal
De truc met de kroon
Nadat Hiero zo’n 2250 jaar geleden koning was geworden van Syracuse, een Griekse
kolonie op Sicilië, besloot hij als dank voor zijn succesrijke overwinning, in een tempel een
gouden kroon te plaatsen, die hij de onsterfelijke goden daarvoor had beloofd. Hij liet een
goudsmid naar z’n paleis komen en gaf een van z’n dienaars de opdracht een hoeveelheid
goud te wegen, waarmee de kroon gemaakt moest worden. De smid maakte een prachtige
kroon, tot grote voldoening van de koning. De koning liet de kroon nawegen om er zeker
van te zijn dat de goudsmid hem niet bedrogen had. Het gewicht van de kroon was precies
gelijk aan het gewicht van de klomp goud die de goudsmid gekregen had om de kroon te
maken.
Een van de dienaars van de koning vertelde hem dat
de goudsmid bij het smelten van het goud een beetje
goud weggenomen kon hebben en door een even
groot gewicht van een goedkoper metaal vervangen
zou hebben. De koning voelde zich bedrogen en vroeg
z’n vriend Archimedes, een Griekse geleerde, uit te zoeken
of de kroon wel van zuiver goud was.
Dat was geen gemakkelijke klus voor Archimedes, omdat de
kroon niet beschadigd mocht worden. Hij piekerde de ganse
dag over het probleem. Toen hij ‘s avonds moe gepiekerd in bad
stapte, viel het hem op dat er meer water over de rand liep
naarmate hij zich dieper in het water liet zakken. Hij begreep
dat dit z’n probleem kon oplossen en van pure vreugde spong
hij onmiddellijk uit z’n badkuip en liep naar huis, luid “Eureka!”
roepend. (Eureka betekent “ik heb het gevonden”.)
Hij nam een grote kom die hij tot de rand vulde met water. Hierin dompelde hij een klomp
goud met hetzelfde gewicht als de kroon. Het water dat over de rand liep, ving hij op. Met
een maatglas ging hij na over hoeveel water het precies ging. Hij haalde de klomp goud
eruit en vulde de kom opnieuw tot de rand. Nu dompelde hij de kroon onder. Opnieuw liep
er water over de rand. Hij mat de hoeveelheid water en stelde vast dat er nu meer water in
de maatbeker zat. Zo wist hij dat de kroon niet van zuiver goud was en dat er een goedkoper
metaal mee vermengd was.
5

6
Wetenschappelijke verklaring
Schematische
voorstelling van
1 kg zilver. De klomp
is groter dan
een goudklomp.
Verhaal
Het experiment illustreert dat je met behulp van water het volume van onregelmatige
voorwerpen op een eenvoudige manier kunt bepalen. Voor regelmatige voorwerpen
(kubus, balk, bol,...) kun je wiskundige formules gebruiken (bv. lengte x breedte x hoogte).
Archimedes bepaalde zo het volume van de kroon en vergeleek het
met het volume van de oorspronkelijke hoeveelheid goud. Hij stelde
vast dat het volume van de kroon groter was. Nochtans was de massa
van de kroon gelijk aan de massa van de goudklomp. De goudsmid
had dus een goedkoper metaal met het goud vermengd.
Metalen hebben elk een eigen dichtheid. Goud heeft een grotere
dichtheid dan zilver, koper of andere goedkopere metalen. Dit betekent
dat een goudklompje kleiner is dan het klompje zilver of koper, als
de klompjes even zwaar zijn (zie figuren). De materie is bij goud meer
geconcentreerd dan bij zilver.
Schematische
voorstelling van
1 kg goud.
Neem je dus een klomp goud en een klomp zilver van dezelfde
massa, dan zijn die niet even groot. Als je ze afzonderlijk
onderdompelt in een emmer water die tot de rand gevuld is,
loopt er bij een klomp goud minder water over de rand, dan bij
een klomp zilver.
Hierdoor kon Archimedes besluiten dat de kroon niet van zuiver
goud was: bij de kroon liep er meer water over de rand dan bij een
klomp goud met dezelfde massa als de kroon.
Om heel precies te zijn kun je zeggen dat een kubus goud van
1 kg 3,7 cm breed is, terwijl een kubus zilver met dezelfde
massa 4,6 cm breed is. Ter vergelijking: een blok kurk van 1 kg
is 17 cm breed.

Het verhaal van
Archimedes
Doe-kaart
Archimedes was een Griekse wetenschapper die meer dan 2000 jaar geleden voor z’n
vriend, de koning van Syracuse, moest uitzoeken of z’n kroon van echt goud was gemaakt.
Dat probleem kon hij oplossen door de kroon onder te dompelen in water. Zo bepaalde hij
het volume van de kroon. Hij vergeleek dit met het volume van een goudklomp. In dit proefje
test je deze werkwijze zelf uit.
Wat ga je onderzoeken?
Tijdens dit experiment bereken je de dichtheid van voorwerpen door hun massa en volume
te bepalen.
Wat heb je nodig?
• enkele zware voorwerpen die nat mogen worden: kei, baksteen, hamer, sleutel, pannetje, ...
• een (keuken)weegschaal
• een kleine emmer, een grote plastiek bak of opbergdoos
• een maatbeker, touw, water
Aan de slag
Voorwerp
1 Neem een paar voorwerpen. Noteer de naam van de voorwerpen
in de tabel. Bepaal met een keukenweegschaal de massa van deze
voorwerpen. Schrijf de meetresultaten in de tabel.
Massa
(kg)
Volume
(l)
2 Neem nu een emmer en vul deze tot de rand met water.
Massadichtheid
(kg/l)
7

8
Besluiten
Het verhaal van
Archimedes
Doe-kaart
3 Bind een dun touwtje rond het eerste voorwerp en laat het zakken
in de emmer. Vang het water dat over de rand loopt op in een bak.
Zorg ervoor dat het touwtje over de rand blijft hangen.
4 Haal met het touwtje het voorwerp uit de emmer. Til de emmer uit
de bak zonder dat er nog extra water over de rand loopt.
Giet het water dat in de bak gelopen is in een maatbeker. Zorg dat al
het water in de maatbeker terechtkomt!
5 Lees af hoeveel water er in de maatbeker zit en noteer dit in de
tabel. Dit stemt overeen met het volume van het voorwerp. Noteer
het volume in l. Kun je deze eenheid omvormen naar m 3 ?
Zet de emmer nu opnieuw in de grote bak en vul hem tot de rand
met water. Laat nu een tweede voorwerp met het touwtje in de
emmer zakken en herhaal je meting.
Bekijk nu je metingen en ga na met welk voorwerp de grootste
hoeveelheid water overeenkomt. Heeft dit voorwerp ook de grootste
massa?
Probeer een antwoord te zoeken op de volgende vragen:
1. Waarom kun je het volume van onregelmatige voorwerpen niet berekenen?
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
2. Waarom is de methode die je hebt gebruikt bij dit experiment niet nauwkeurig genoeg
voor kleine voorwerpen?
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________

Het verhaal van
Archimedes
Doe-kaart
3 Wat is de betekenis van de massadichtheid die je berekend hebt?
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
4 Als je het experiment zou uitvoeren voor blokken van verschillende grootte, maar
vervaardigd uit een zuiver materiaal, welke meetwaarden zou je dan bekomen voor
de massadichtheid van de verschillende blokken?
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
5 Teken voor een zuiver materiaal de grafiek die het verloop van de massa geeft als functie
van het volume. Hoe is de verhouding van deze grootheden?
9

10
Link met Technopolis ®
In Technopolis ® kun je een bootje laten zinken door er luchtbellen onder te blazen.
Het verhaal van
Archimedes
Doe-kaart
Voor meer info zie www.technopolis.be onder de rubriek ‘Tentoonstellingen en activiteiten’

Het verhaal van
Archimedes
Leestekst
Archimedes
Archimedes is een geleerde die zo’n 2250 jaar geleden leefde en werkte in Syracuse, de
hoofdstad van een Griekse kolonie op Sicilië. Als zoon van een sterrenkundige kreeg hij
al vroeg belangstelling voor wiskunde. Hij bedacht formules voor de oppervlakte en het
volume van regelmatige figuren.
Hij wordt terecht ook de vader van de mechanica genoemd. Hij bestudeerde als eerste het
evenwicht en het zwaartepunt van vlakke figuren. Als aanvulling op z’n werk stelde hij de
wet van de hefboom op. Archimedes beweerde dat hij de Aarde kon optillen op voorwaarde
dat hij een steunpunt en een stok had die lang genoeg was.
Die stelling veroorzaakte bij de Romeinen heel wat opschudding. Dankzij de wet van de
hefbomen en katrollen kon Archimedes met weinig middelen het Romeinse leger gemakkelijk
de baas. Op vraag van de koning van Syracuse had Archimedes allerlei oorlogsmachines
gemaakt, die zowel voor de aanval als voor de verdediging konden ingezet worden.
Hij bouwde reuzenkatapulten en machines die schepen uit het water konden tillen. Marcellus,
die het Romeinse leger aanvoerde, kon z’n nederlaag moeilijk toegeven en zei: “Laat
ons maar ophouden met oorlog te voeren tegen de wiskundige, die onze schepen gebruikt
als bekers om water uit de zee te scheppen en met de ontelbare projectielen die hij op ons
afschiet, de monsters met honderd handen uit de oudheid glansrijk heeft overtroffen.”
Archimedes raakte ook bekend omwille van z’n technische uitvindingen, zoals bijvoorbeeld
de schroefpomp. Met die pomp kon hij water van een laag naar een hoog punt oppompen,
door de spiraalvormige buis eenvoudig rond te draaien.
Waarschijnlijk is Archimedes het meest bekend omwille van z’n wet met betrekking tot de
opwaartse stuwkracht die een voorwerp in een vloeistof ondervindt. Dankzij deze ontdekking
kon hij nagaan of de kroon van z’n vriend, de koning, wel van zuiver goud gemaakt was.
Toen in 212 v.X. Syracuse na een tweejarige belegering door de Romeinen uiteindelijk toch
werd ingenomen, braken Romeinse soldaten het huis van Archimedes binnen. Hij was juist
bezig een ingewikkelde meetkundige figuur te tekenen in het zand op de binnenplaats.
“Raak mijn cirkels niet aan!”, riep Archimedes in gebrekkig Latijn. Als antwoord dreef een
soldaat z’n speer door het lichaam van de oude wijsgeer. Zo kwam de meest beroemde
Griekse geleerde op een brutale manier om het leven.
De wetten van Archimedes bepalen nog voor een groot stuk ons dagelijks leven. Elke dag
maken landbouwers of arbeiders gebruik van het principe van de hefboom of gebruiken
ingenieurs het principe bij de ontwikkeling van nieuwe machines.
11

12
Didactische tips
Het verhaal van
Archimedes
Leerkrachtenfiche
• Maak de leerlingen aan de hand van het verhaal van Archimedes nieuwsgierig voor de proble-
matiek van massadichtheid, massa en volume.
• Zoek met de leerlingen naar de wetenschappelijke verklaring van het experiment: waarom gaf
dit experiment een antwoord op de vraag van de koning? Laat hen daarna dit experiment zelf
uitvoeren.
• Bespreek met de leerlingen wat de goudsmid had moeten doen opdat het bedrog nooit zou
uitgekomen zijn: hij had er moeten voor zorgen dat niet alleen de massa, maar ook het
volume overeenkwam met de oorspronkelijke goudklomp.
• Probeer kritisch te staan tegenover de gebruikte methode: voor kleine volumes is de hoeveel-
heid water die over de rand loopt te klein om nauwkeurig te zijn: als er wat water verloren
gaat of er blijft te veel aan de bak of emmer “kleven”, dan is de meting onbetrouwbaar. Voor
grotere voorwerpen is de methode doeltreffender. Enkel het volume van regelmatige
voorwerpen kan exact berekend worden (bv. kubus, bol, ...)
• Probeer ook de resultaten kritisch te benaderen: de berekende dichtheid is een gemiddelde
waarde, aangezien het voorwerp wellicht uit verschillende materialen is vervaardigd.
Voor blokken uit een zuiver materiaal zou telkens dezelfde waarde bekomen moeten
worden, die overeenkomt met de dichtheid van dat materiaal. Laat de leerlingen de
bekomen waarden eventueel vergelijken met waarden uit een tabellenboek met dichtheden
van zuivere materialen.
• Laat de leerlingen het wiskundig verband tussen massa en volume ook tekenen voor zuivere
materialen. De helling van de rechte door de oorspong is een maat voor de dichtheid van het
materiaal. Aangezien de grafiek een rechte door de oorspong is, zijn de grootheden massa
en volume rechtevenredige grootheden. Hun verhouding is constant en gelijk aan de
massadichtheid.
• Vertel de leerlingen iets over de betekenis van de naam: massadichtheid. Het feit dat de
deeltjes “dicht” bij elkaar zitten, zorgt ervoor dat een materiaal een grote dichtheid heeft.
Ook de massa van elk deeltje afzonderlijk speelt een rol. Daardoor heeft een klein klompje
van een materiaal met hoge dichtheid toch een grote massa.
• Laat de leerlingen aan de hand van de leestekst ook de andere uitvindingen van Archimedes
ontdekken: bv. de schroef van Archimedes. De Grieken gebruikten deze schroef om water
van een laag naar een hoog punt te brengen. In Technopolis vind je een opstelling die dit
principe illustreert.

Het verhaal van
Archimedes
Leerkrachtenfiche
De antwoorden voor de labokaart
1 Aangezien er enkel formules bestaan om het volume van regelmatige vormen (kubus, balk,
bol, ...) te berekenen, moet bij onregelmatige vormen een andere methode gebruikt worden.
2 Bij kleine voorwerpen is het water dat over de rand loopt zo klein, dat de meting van het
volume onnauwkeurig is. Het beetje water dat aan de bak blijft “kleven”, heeft een grote
invloed op het resultaat.
3 De massadichtheid is het gemiddelde van de massadichtheden van de materialen waaruit het
voorwerp vervaardigd is.
4 De massadichtheid zou steeds dezelfde zijn.
5 De grafiek is een halfrechte met de oorsprong als grenspunt. De verhouding van de groot-
heden is constant.
TIP
massa (kg)
10
8
6
4
2
0
Massadichtheid van water
0 2 4 6 8 10
volume (l)
In de Waterkant van Technopolis vind je een groot waterbad waar je verschillende experimenten
met water zelf kunt uitproberen. Bepaal de massa van verschillende blokken en kijk
hoe ze in water drijven. Test zelf een aantal pompsystemen uit.
Met de schroef van Archimedes “draai” je het water van een laag naar een hoog punt.
13

14
Wat ga je onderzoeken?
Wat heb je nodig?
Aan de slag
De Hydrometer
Doe-kaart
Hoe kun je op een eenvoudige manier meten welke vloeistof de grootste dichtheid heeft? In
dit experiment test je dat zelf uit
• enkele bekers met verschillende vloeistoffen (bv. water, olie, alcohol, ...)
• rietje
• boetseerklei
• watervaste stift
• keukenzout
1 Vul de bekers tot op dezelfde hoogte met de verschillende
vloeistoffen.
2 Snijd ongeveer 12 cm van het rietje af en steek het uiteinde van het
rietje in een klein bolletje boetseerklei. Zorg dat het rietje onderaan
waterdicht is.
3 Laat het rietje in het water drijven. Als het rietje te diep in het water
zakt, maak je het bolletje wat kleiner.
4 Markeer het waterpeil op het rietje. Je hebt een hydrometer
gemaakt.

De Hydrometer
Doe-kaart
Verklaring
Weetje
5 Breng je densimeter nu in de andere vloeistoffen. Wat stel je vast?
6 Maak met een tweede bokaal water een zoutoplossing. Laat de den-
simeter ook hierin drijven. Wat stel je vast? Drijft de hydrometer
hoger of lager dan in zuiver water?
De hydrometer bestaat uit een hol buisje met een gewichtje onderaan, zodat het rechtop
drijft. In vloeistoffen met lage dichtheid zakt de hydrometer dieper dan in dichte vloeistoffen.
Dat is een gevolg van de opwaartse stuwkracht (de zogenaamde Archimedeskracht) die een
voorwerp in een vloeistof ondervindt.
Hoe groter de dichtheid, hoe groter die Archimedeskracht. Zo kun je met een eenvoudige
hydrometer gemakkelijk nagaan welke vloeistof de grootste dichtheid heeft.
Het peil van de hydrometer wordt vaak vergeleken met zijn peil in zuiver water.
Brouwers gebruiken vaak een hydrometer om na te gaan of hun bier of wijn al voldoende
alcohol bevat. Tijdens het gistingsproces wordt het water omgevormd in alcohol. Daardoor
wordt de dichtheid van de vloeistof kleiner. De hydrometer zakt dus dieper in de alcohol dan in
het water. Op de hydrometer kan de brouwer het juiste alcoholgehalte aflezen.
Ook melkerijen gebruiken een hydrometer om melk te controleren. Vet en room hebben
immers een kleinere dichtheid dan water. Des te waterachtiger de melk, des te hoger de
hydrometer drijft.
15

16
Besluiten
Probeer een antwoord te zoeken op de volgende vragen:
De Hydrometer
Doe-kaart
1. Hoe komt het dat het gewichtje aan het rietje bepaalt of je hydrometer drijft of niet?
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
2. Hoe komt het dat de hydrometer dieper in olie zakt dan in zout water?
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
3. Stijgt de hydrometer als je meer zout aan het zout water toevoegt? Hoe komt dat?
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
4. Is de dichtheid van suikerwater ook groter dan die van zuiver water?
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
5. Je vult twee bokalen tot op dezelfde hoogte: de ene met olie, de andere met zout water.
Zijn de bokalen even zwaar?
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________

De Hydrometer
Doe-kaart
Link met Technopolis ®
In Technopolis ® ontdek je hoe een Galileï-thermometer werkt, zo’n thermometer met van
die zwevende bolletjes.
Voor meer info zie www.technopolis.be onder de rubriek ‘Tentoonstellingen en activiteiten’
17

18
Het uitwateringsmerk
T
S
W
De Hydrometer
Leestekst
Omdat water op Aarde niet overal dezelfde dichtheid heeft, zal een schip -ook al is het
even zwaar geladen- in het ene water dieper zakken dan in het andere. Schepen zakken
bijvoorbeeld dieper in zoet water dan in zout water, omdat zout water een grotere dichtheid
heeft. Iets gelijkaardig gebeurt bij koud en warm zeewater. De dichtheid van warm water
is kleiner dan de dichtheid van koud water. Daardoor zakt een schip dieper in een warme
tropische zee dan in de Noordzee. Om te beslissen hoe zwaar een schip geladen mag
worden, moet de kapitein precies weten hoe z’n schip zal drijven in de verschillende
wateren waar het doorheen moet. Als het
schip bijvoorbeeld maximaal geladen is voor
ijskoud water, zou het gevaarlijk diep kunnen
zakken wanneer het in een warme, minder
dichte, tropische zee vaart.
Op de meeste scheepsrompen staat daarom
een schaalverdeling, het zogenaamde
“uitwaterings-merk”. Daarop kun je aflezen
hoe zwaar een schip geladen mag zijn voor elk
soort water (zie figuur):
TF tropisch zoet water
F zoet water
T tropisch zout water
S zomer, zout water
W winter, zout water
Afhankelijk van het land van herkomst kunnen
soms andere afkortingen gebruikt worden.
Dergelijke lijnen zijn sinds 1876 verplicht.
De jaren daarvoor overlaadden hebzuchtige
eigenaars hun schepen opzettelijk. Ze verzekerden
hun vracht voor meer dan de werkelijke
waarde. Ze stuurden hun schepen uit bij storm
in de hoop dat ze zouden vergaan om zo het
TF
F
12M
8
6
4
2
11M
8
6
4
2
10M
8
6
4
2
9M
Het uitwateringsmerk geeft aan hoe
zwaar het schip geladen mag zijn.
verzekeringsgeld te kunnen innen. Dergelijke schepen werden “lijkkistschepen” genoemd
en kostten het leven aan vele zeelui.
Vandaag de dag is er een internationale reglementering waaraan de uitwateringsmerken
moeten voldoen.

De Hydrometer
Leerkrachtenfiche
Didactische tips
• Met de proef van Archimedes hebben de leerlingen zelf een methode ontdekt om de
dichtheid van vaste stoffen te meten. Eens de massa en het volume van het voorwerp
gekend is, vind je de dichtheid door de verhouding te nemen van die twee meetwaarden.
• Zoek samen met de leerlingen naar een methode om de dichtheid van vloeistof-
fen te meten. Het volume kan bepaald worden met een maatbeker. De massa
vind je met een balans. Op een gelijkaardige manier kom je tot de massadichtheid.
• Bespreek dat in de praktijk ook een andere methode kan gebruikt worden. Wijn-
brouwers gebruiken een hydrometer om het alcoholgehalte van hun “brouwsel”
te bepalen. Een vereenvoudigde versie van zo’n hydrometer kun je zelf maken.
• Laat het experiment door je leerlingen uitvoeren en laat hen experimenteren met
verschillende vloeistoffen, waarmee ze vertrouwd zijn. Test eventueel verschillen-
de soorten melk uit (volle melk, magere melk, ...).
• Laat eventueel de leerlingen de dichtheid van de vloeistoffen opzoeken in een
tabellenboek. Bespreek vooraf de eenheid van massadichtheid. Die kunnen
ze afleiden uit de definitie (massa per eenheid van volume). Het verband tussen
verschillende eenheden van volume kan worden toegelicht (1l = 1 dm3).
• Bij wijze van demonstratie kan je een maatbeker vullen met vloeistoffen met
verschillende dichtheden: honing, glycerine, gekleurd water, olijfolie, alcohol,...
• Bespreek aan de hand van de leestekst andere toepassingen van het verschil van
dichtheden van vloeistoffen.
De antwoorden voor de labokaart
1 Als het gewichtje te zwaar is, is de zwaartekracht groter dan de opwaartse stuwkracht.
Daardoor zal het rietje zinken.
2 De dichtheid van olie is kleiner dan die van zout water. Daardoor is de opwaartse stuwkracht
bij zout water groter.
3 Zolang de oplossing nog niet verzadigd is, kun je extra zout oplossen in het water. Daardoor
kan de dichtheid nog toenemen.
4 Ja, de suikerdeeltjes nemen net zoals bij zout de lege plaatsen in tussen de watermoleculen.
De dichtheid wordt dus groter.
5 Neen: de bokaal die met olie gevuld is, weegt minder. Aangezien de massadichtheid kleiner
is en het volume hetzelfde, zal ook de massa kleiner zijn.
800
900
1000
19

20
Wat ga je onderzoeken?
Wat heb je nodig?
Aan de slag
Drijven en zinken
Doe-kaart
Duikboten hebben de speciale eigenschap te kunnen drijven, zweven en zinken. Ze zijn natuurlijk
speciaal ontwikkeld om in die drie toestanden te kunnen bewegen. In dit experiment
zoek je zelf uit hoe dat kan.
• een maatbeker van 100 cl.
• een gekookt eitje
• water en zout
• enkele andere voorwerpen: een metalen moer, een kurk, ...
• lepeltje
1 Vul de maatbeker met 75 cl water
2 Breng het eitje in de beker. Wat gebeurt er?
3 Voeg nu keukenzout aan het water toe totdat er beweging komt in
het eitje. Roer eventueel om het zout beter op te lossen.

Drijven en zinken
Doe-kaart
Verklaring
Weetje
4 Herhaal dit experiment voor de metalen moer, de kurk en eventueel
andere voorwerpen.
Lukt het altijd?
Hoe verklaar je het verschil?
Zoek de dichtheid van de verschillende materialen op en vergelijk
deze met water en zoutwater.
Materiaal
Massadichtheid
(kg/m 3 )
Een voorwerp drijft in een vloeistof als de dichtheid van de vloeistof groter is dan de dichtheid
van het voorwerp. Als de dichtheid van het voorwerp groter is dan die van de vloeistof, dan
zal het voorwerp zinken. Als de dichtheden precies gelijk zijn, zal het voorwerp zweven. Deze
laatste toestand is moeilijk te verwezenlijken.
Duikboten kunnen drijven en zinken omdat ze hun gemiddelde dichtheid voortdurend kunnen
veranderen. Door water in of uit de ballasttanks te pompen, vergroot of verkleint de gemiddelde
dichtheid van de duikboot, waardoor hij de ene keer zinkt en daarna weer kan opstijgen
en drijven.
21

22
Besluiten
Probeer een antwoord te zoeken op de volgende vragen:
Drijven en zinken
Doe-kaart
1 Hoe komt het dat het gekookt eitje aanvankelijk zinkt in het glas water?
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
2 Waarom komt het eitje door toevoegen van zout plots toch omhoog?
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
3 Bestaat er een verband tussen de opwaartse stuwkracht en de dichtheid van de vloeistof?
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
4 In welke wateren zou je het best blijven drijven?
(a) de Noordzee
(b) een zoetwatermeer
(c) de Dode Zee
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
5 Zoek de dichtheden van de verschillende materialen op en kruis aan welke beweringen
correct zijn:
(a) een blok eik van 10 kg drijft op water
(b) een blok beukenhout van 40 kg zinkt in water
(c) een metalen moer drijft op kwik
(d) een kurk zinkt in alcohol
(e) een schip dat van zout naar zoet water vaart, zal dieper in het water zakken
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________

Drijven en zinken
Doe-kaart
Link met Technopolis ®
In Technopolis ® kan je een duikertje op en neer laten bewegen in een waterkolom. Met een
druk op de knop, kan je de dichtheid van de duiker veranderen, waardoor je de duiker kan
doen stijgen en dalen.
Voor meer info zie www.technopolis.be onder de rubriek ‘Tentoonstellingen en activiteiten’
23

24
Duikboten
drijven duiken
stijgen
ballasttanks
lucht
water
Drijven en zinken
Leestekst
Op grote diepte veroorzaakt het gewicht van het zeewater een enorme druk. Mensen kunnen
niet dieper dan 120 m duiken, omdat de waterdruk hen zou verpletteren. Diepzeeduikers
moeten zich daarom verplaatsen in kleine duikboten, die sterk genoeg zijn om de
immense druk te weerstaan.
Dergelijke duikboten hebben een sterke romp nodig die bestand is tegen de druk van het
water. Motoren maken de boot zowel boven als onder water bestuurbaar. Vaak worden die
motoren aangedreven met kernenergie. Er ontstaan dan geen uitlaatgassen zoals bij een
auto.
Duikboten moeten zowel kunnen zinken, als stijgen of drijven. Ballasttanks in de romp van
de onderzeeër kunnen vollopen met water. Daardoor wordt het gewicht van de duikboot
groter en tegelijk de gemiddelde dichtheid zodat de boot kan zinken. Om weer naar de oppervlakte
te stijgen wordt geperste lucht in de tanks gepompt zodat het water uit de tanks
naar buiten stroomt.
perslucht
water
De meeste vissen regelen hun drijfvermogen op een gelijkaardige manier. Ze hebben een
speciaal orgaan, de zwemblaas, die ze met lucht kunnen vullen. Neemt de zwemblaas meer
lucht op, dan zal de vis naar de oppervlakte stijgen. Voor minder drijfkracht, wordt de lucht
uit de zwemblaas verwijderd. Haaien hebben geen zwemblaas. Daarom moet een haai
steeds blijven zwemmen, zodat hij met z’n vinnen z’n beweging onder controle houdt.
De eerste duikboot was een waterdichte houten ton, bediend door hand- en voetpedalen.
De uitvinder (David Bushnell) deed met “The Turtle” z’n eerste tocht onder water in 1776.

Drijven en zinken
Leerkrachtenfiche
Didactische tips
• In experiment 2 hebben de leerlingen ontdekt dat vloeistoffen met verschillende dichtheden
op elkaar drijven. Vestig de aandacht op het verschil tussen zuiver water en zout water.
• Laat de leerlingen het experiment uitvoeren. Zoek met hen naar het verband tussen dichtheid
en drijven en zinken.
• Laat de leerlingen in een tabellenboek de dichtheden opzoeken van de gebruikte materialen.
Laat hen de dichtheden met elkaar vergelijken en toetsen aan de waarnemingen.
• Leerlingen zijn vanwege hun ervaringen in het zwembad vertrouwd met drijven en zinken,
ze voelen een opwaartse stuwkracht (Archimedeskracht): ze lijken plots veel lichter.
• Als de stuwkracht het wint van de zwaartekracht, zal het voorwerp drijven. Als de zwaarte-
kracht groter is dan de stuwkracht, zal het voorwerp zinken. Bespreek ook het speciale geval
waarbij de opwaartse stuwkracht gelijk is aan de zwaartekracht: het voorwerp zal dan zweven
in de vloeistof.
• De grootte van de stuwkracht wordt bepaald door de dichtheid van de vloeistof en de hoe-
veelheid vloeistof die het ondergedompelde voorwerp verplaatst. Hoe meer een voorwerp
ondergedompeld wordt, hoe groter de opwaartse stuwkracht.
Dat merk je bij een lege PET-fles die je in een emmer probeert onder water te duwen.
Hoe dieper je de fles onderdompelt, hoe groter de opwaartse stuwkracht. (meer informatie
vind je achteraan in deze map)
• Zoek met de leerlingen een verband tussen deze stuwkracht en het Eureka-verhaal van
Archimedes.
Confronteer de leerlingen met de volgende vraag: stel dat Archimedes op een balans aan
de ene kant de vervalste kroon legt en aan de andere kant een klomp goud, zodat de balans
in evenwicht is.
Wat zou er gebeuren als Archimedes die balans onderdompelt in water?
• De goudsmid was natuurlijk zo slim geweest om de vervalste kroon evenveel te laten wegen
als de oorspronkelijke goudklomp. In vorig experiment is aangetoond dat door het volume te
meten, kon nagegaan worden of de kroon wel echt was.
Ook het experimentje met de balans zou een antwoord bieden: aangezien het volume van de
kroon groter is dan het volume van de goudklomp, moet de opwaartse stuwkracht op de
kroon groter zijn. De kroon verplaatst immers meer water dan de goudklomp.
De balans die oorspronkelijk in evenwicht was, slaat om eens ze ondergedompeld wordt.
25

26
• Bij wijze van demonstratie kan je de volgende experimenten uitvoeren. Zoek telkens met je
leerlingen naar een verklaring van de waarnemingen:
1 Vul een glas voor de helft met water. Los hierin een halve soeplepel soda-kristallen op.
Voeg drie soeplepels azijn toe. Doe hierbij enkele rozijnen. Even wachten en de rozijnen
beginnen te “dansen”. Als de rozijnen op de bodem blijven liggen, voeg dan nog wat
azijn toe. Door de reactie tussen soda en azijn ontstaan er gasbellen die zich aan de
rozijnen hechten. Daardoor verandert de gemiddelde dichtheid van de rozijnen, waar-
door ze stijgen. Aan de oppervlakte komen de bellen weer los, waardoor de rozijnen
weer zinken.
2 Neem een PET-fles die je tot de rand vult met water. Neem een BIC-dopje dat met wat
boetseerklei aan één kant waterdicht is gemaakt en aan de andere kant wat verzwaard.
Laat dit duikbootje drijven op het water en sluit de fles af. Als je op de fles knijpt, zal
het bootje stijgen en dalen omdat de hoeveelheid lucht onder het dopje verandert
tijdens het knijpen.
De antwoorden voor de labokaart
1 De opwaartse stuwkracht is kleiner dan de zwaartekracht.
2 Door zout toe te voegen, verandert de dichtheid van de vloeistof. Ze wordt groter. Daardoor
wordt ook de opwaartse stuwkracht groter.
3 Als de dichtheid groter wordt, wordt ook de opwaartse stuwkracht groter. Men zegt dat
opwaartse stuwkracht recht evenredig is met de dichtheid.
4 (c) de Dode Zee
5 (a) een blok eik van 10 kg drijft op water
(b) een blok beukenhout van 40 kg zinkt in water
(c) een metalen moer drijft op kwik
(e) een schip dat van zout naar zoet water vaart, zal dieper in het water zakken
Drijven en zinken
Leerkrachtenfiche

Wetenschappelijke
achtergrondinformatie
De Aarde wordt niet voor niets wel eens de blauwe planeet genoemd. Meer dan de helft van het aardoppervlak
bestaat uit water. De verschillende vormen van water liggen dan ook aan de basis van ons weersysteem
en bepalen voor een groot stuk het leven op Aarde. Je zou zelfs kunnen zeggen dat dankzij de
aanwezigheid van water op onze planeet het leven op Aarde mogelijk is.
De cyclus van water
Water uit de zee verdampt onder invloed van de warmte van de Zon. Water stijgt dus in gasvormige
toestand op naar hogere luchtlagen. Hoe hoger het water stijgt, hoe meer het afkoelt. In de koele
luchtlagen condenseert de waterdamp weer tot haar vloeibare vorm: druppels. Dat zijn de wolken die
we zien en die zich laten meedrijven met de wind. Boven land zijn de wolken zodanig aangedikt dat ze
bezwijken onder hun gewicht, waardoor een deel van de druppels onder de vorm van regen weer op
Aarde neerkomt. Een deel hiervan komt in onze beken, rivieren en meren terecht en stroomt dus weer
naar de zee. Een ander deel dringt in de grond en komt na doorsijpeling in het grondwater terecht. Ook
dat deel komt uiteindelijk weer in zee terecht, waardoor de cyclus zich voortdurend herhaalt.
Bij erg koude temperaturen koelt de waterdamp die uit de zee opstijgt zo sterk af dat de druppels
ijskristallen vormen. Die ijskristallen kun je waarnemen onder de vorm van sneeuw. Sneeuw is de
vaste vorm van water.
Water heeft dus drie verschijningsvormen: damp (gas), druppels (vloeibaar) en ijs (vast), die alledrie
waarneembaar zijn in de natuur.
Doordat auto’s heel wat uitlaatgassen produceren of fabrieken hun verbrandingsgassen in de lucht
vrijlaten, vermengt vuile lucht zich met de wolken. Door de warmte van de Zon ontstaan chemische
reacties in de wolken, waardoor zuren ontstaan. De regen wordt bijgevolg zuur, tast gebouwen aan,
doodt vissen en is ervoor verantwoordelijk dat bomen en planten ziek worden.
De zorg voor het milieu is voor de mens letterlijk van levensbelang omdat mensen niet kunnen leven
zonder zuiver water. Mensen kunnen verschillende dagen zonder eten, maar zonder water houden
we het geen week uit! Getuige daarvan zijn de ontwikkelingslanden, waar vaak een tekort aan zuiver
water aan de grondslag ligt van de vele ziektes die het leven er bemoeilijken.
De cyclus van water heeft ook als gevolg dat water nooit verloren gaat en dat de druppels die misschien
tienduizenden jaren geleden door de dinosauriërs werden gedronken nu in je glas zitten…
Er komt met andere woorden nooit water bij op Aarde en er gaat nooit water verloren.
Waterzuivering
Tegenwoordig beschikken de meeste mensen over stromend water in hun huis. Dit kan dankzij het
uitgebreid netwerk van waterleidingen. Dat is één van de voordelen van de Westerse beschaving.
Voor het water uit de kraan stroomt en je ervan kunt drinken, heeft het een hele weg afgelegd.
Het water is verzameld in grote zuiveringscentra en is aan een grondige “schoonmaakbeurt” onderworpen.
Niet alleen het water uit rivieren en beken, maar ook het afvalwater uit rioleringen wordt
samengebracht in die centra.
In Vlaanderen is Aquafin verantwoordelijk voor het zuiveren van water. Het werkt samen met de gemeenten
om een uitgebreid net van moderne rioleringen aan te leggen om zoveel mogelijk water te
zuiveren, alvorens het te lozen in de natuur.
27

28
Na die schoonmaakbeurt door Aquafin kan het vuile water terug gebruikt worden als drinkwater.
Het zuiveringsproces verloopt in verschillende stappen.
Het afvalwater stroomt eerst door grote roosters die het grote vuil (schoenen, blikjes, ...) tegen-
houden. Het stroomt dan langzaam naar een grote tank. Tijdens het stromen zakt al heel wat vuil
zoals steentjes en zand, naar de bodem. Kleine papiertjes en blaadjes sla bijvoorbeeld zweven dan
nog in het water rond. In die grote tank maakt het water cirkelbewegingen. Tijdens die cirkelvormige
beweging kunnen ook de kleine blaadjes verwijderd worden.
Als uiteindelijk het grootste deel van het menselijk afval verwijderd is, gaat het water naar een andere
tank, waar organische mechanismen het water zuiveren, zoals dat ook in de natuur gebeurt. Uiteindelijk
houdt men zuiver water over dat weer in de natuur geloosd kan worden of verder verwerkt worden
tot drinkwater.
Watertoren
Eens het water gezuiverd is en gedronken kan worden,
moet het nog bij de mensen thuis geraken. Watertorens
zorgen ervoor dat overal het water vlot uit de kranen
stroomt. Die torens bestaan uit een groot waterreservoir
waarin het water dat van het zuiveringsstation komt, gepompt
wordt. Door de torens op grote hoogte te zetten,
bevinden deze reservoirs zich op een hoog punt. Dit is
nodig om het water met voldoende kracht uit de kraan
te laten lopen.
Om dit te verklaren moet je even stilstaan bij het begrip
“druk in water”. Wanneer je in een zwembad duikt, dan
is de druk op je lichaam onderaan het zwembad groter
dan aan de oppervlakte. Als je op de bodem zit van het
zwembad drukt de hoeveelheid water die zich boven je
bevindt op je lichaam. Hoe dieper je bent, hoe meer water
er boven je is, dus hoe groter de druk.
Dat zie je duidelijk bij het experiment met de fles waarin
je op verschillende diepten een gaatje prikt (zie doekaart).
Het water uit het onderste gaatje spuit het verst.
Daar is de druk dus het grootst.
Wetenschappelijke
achtergrondinformatie
Op dit principe is ook de werking van een watertoren gebaseerd. Ingenieurs bouwen watertorens
steeds op een hoge plaats in het landschap. Alle huizen uit de omgeving ontvangen hun stadswater
uit deze watertoren. Bovenaan de watertoren bevindt zich een groot waterreservoir. De kranen in de
huizen bevinden zich een heel stuk onder het wateroppervlak van dit reservoir. Als je een kraan open-

Wetenschappelijke
achtergrondinformatie
Lage druk
Hoge druk
draait, spuit het water er uit, zoals bij het wegnemen van de plakband van de fles.
De watermaatschappij van de streek bevoorraadt de watertoren. Via een grote waterleiding komt het
water van het zuiveringsstation in de toren. Een pomp zorgt ervoor dat het water bovenaan het reservoir
geraakt.
Grote gebouwen die boven de watertoren uitsteken, moeten een extra pomp voorzien om het water
tot op de bovenste verdieping te brengen. Soms bevindt er zich een apart waterreservoir op het dak
van het appartementsgebouw.
De drie verschijningsvormen van water
Zoals hoger reeds beschreven heeft water drie verschijningsvormen (aggregatietoestanden of fases),
die je alledrie bij een gewone luchtdruk kunt waarnemen. Water dat kouder is dan nul graden Celsius
is vast (ijs). Boven de nul graden is water vloeibaar, en op een warme plaats zal water verdampen tot
damp. Het is dan gasvormig.
Wanneer water overgaat van vloeibaar naar vast (bevriezen), gaan de deeltjes verder uit elkaar zitten.
Dit in tegenstelling tot de meeste andere stoffen waarbij de deeltjes dichter bij elkaar gaan zitten
wanneer de stof vast wordt. Denk bijvoorbeeld aan het stollen van kaarsvet: het gestolde vet neemt
minder plaats in omdat de deeltjes korter bij elkaar zitten.
Wanneer water overgaat van vloeibaar naar gas, gaan de deeltjes net zoals bij alle andere stoffen verder
uit elkaar.
De waterdeeltjes in een kom water bewegen kriskras door elkaar. Soms slagen deeltjes erin om uit
het water te “springen”. Dat noemt men verdamping. Daardoor bevat de lucht rondom ons ook waterdeeltjes
(in gasvorm). Koude lucht kan minder waterdamp bevatten dan warme lucht. Wanneer de lucht
afkoelt, zullen waterdeeltjes overgaan in waterdruppels. Dat zie je als je een koude fles op tafel zet of
’s nachts wanneer de dauw het gras nat maakt.
Iets gelijkaardig gebeurt in de badkamer: bij het nemen van een warm bad verdampt heel veel water.
De lucht in de badkamer bevat dan veel waterdeeltjes. Wanneer deze waterdeeltjes in contact komen
met een koud oppervlak, zoals een spiegel, zullen er een aantal weer overgaan naar de vloeibare fase:
de spiegel dampt aan.
Het feit dat waterdeeltjes in vaste toestand verder uit elkaar zitten dan in vloeibare toestand heeft een
aantal merkwaardige gevolgen: doordat de deeltjes in ijs verder van elkaar zitten dan in water, drijft ijs
op water. Stoffen met een dichtheid kleiner dan water, drijven immers op water. Dankzij dit fenomeen
kunnen vissen tijdens de winter in leven blijven. Het laagje ijs heeft in de winter met andere woorden
een beschermend effect voor planten en dieren in het water.
Een ander merkwaardig gevolg is dat water uitzet tijdens het vriezen, de waterdeeltjes gaan immers
verder uit elkaar zitten. Daardoor vriezen glazen flessen water kapot in de diepvriezer
29

30
Warmtecapaciteit
Dat je ijs kunt gebruiken om frisdrank koel te houden, is een gevolg van de hoge warmtecapaciteit van
water. Wetenschappers gebruiken deze grootheid om uit te drukken hoeveel warmte een stof nodig
heeft om in temperatuur te kunnen stijgen of dalen.
Voor water is die warmtecapaciteit hoog: dat betekent dat water veel warmte nodig heeft om in
temperatuur te stijgen.
Het gevolg hiervan is dat een ijsblokje heel wat warmte nodig heeft om te kunnen smelten. Die warmte
haalt het bij de frisdrank. De frisdrank geeft dus warmte af, waardoor de drank afkoelt.
Een gevolg van die hoge warmtecapaciteit is bijvoorbeeld ook het feit dat het tijdens de winter meestal
warmer is aan de kust dan in het binnenland: het zeewater heeft tijdens de zomer heel veel warmte
opgenomen, om een klein beetje te kunnen stijgen in temperatuur. Die warmte wordt tijdens de winter
weer uitgestraald.
De wet van Archimedes
De wet van Archimedes stelt dat de Archimedeskracht gelijk is aan de zwaartekracht op de verplaatste
vloeistof. Met de Archimedeskracht wordt de opwaartse stuwkracht, die een voorwerp in een vloeistof
ondervindt, bedoeld.
Een zwaar voorwerp zal dieper in het water drijven dan een licht voorwerp. Hoe zwaarder een voorwerp,
hoe meer vloeistof het moet verplaatsen, om een Archimedeskracht te ondervinden die gelijk is
aan z’n eigen zwaartekracht. Een voorwerp dat te zwaar is, zal niet drijven en naar de bodem zinken.
Concreet betekent dat als een containerschip 10000 ton weegt, het een hoeveelheid water moet
verplaatsen van 10000 ton. Enkel dan zal de opwaartse stuwkracht gelijk zijn aan het gewicht (de
zwaartekracht) van het schip en zal het schip drijven.
Uit de wet van Archimedes volgt dat de opwaartse stuwkracht afhangt van de dichtheid van de
vloeistof:
met ρ vloeistof de dichtheid van de vloeistof
V het volume van de verplaatste vloeistof
g de veldsterkte in de buurt van de Aarde
F A = F Z of F A = ρ vloeistof . V . g
De dichtheid van de vloeistof bepaalt bijgevolg de grootte van de opwaartse stuwkracht. De dichtheid
zal dus mee bepalen of een voorwerp drijft, zweeft of zinkt. Een grote dichtheid heeft een grote opwaartse
stuwkracht tot gevolg, een lage dichtheid, een minder grote stuwkracht.
Voor de zwaartekracht op een voorwerp geldt
met ρ voorwerp de dichtheid van het materiaal
V’ het volume van het voorwerp
g de veldsterkte in de buurt van de Aarde
F Z (voorwerp) = ρ voorwerp . V' . g
Wetenschappelijke
achtergrondinformatie

Wetenschappelijke
achtergrondinformatie
Aangezien de uitdrukkingen voor de Archimedeskracht en de zwaartekracht volledig analoog zijn, kun
je het volgende besluiten voor een voorwerp dat volledig ondergedompeld is (V=V’):
(a) indien de dichtheid van de vloeistof groter is dan de dichtheid van het voorwerp, dan zal het
voorwerp stijgen (F A > F Z ).
(b) indien de dichtheid van de vloeistof kleiner is dan de dichtheid van het voorwerp, dan zal het
voorwerp zinken (F A < F Z ).
(c) indien de dichtheid van de vloeistof gelijk is aan de dichtheid van het voorwerp, dan zal het
voorwerp zweven (F A = F Z ).
Oppervlaktespanning
Veel dieren die in en om het water leven, maken gebruik van de oppervlaktespanning van water.
Het lijkt dat de bovenkant van het wateroppervlak overspannen wordt door een vliesje. Die oppervlaktespanning
ontstaat door de krachten tussen de waterdeeltjes (H20 moleculen), waardoor ze aan
elkaar lijken te kleven. Door deze kracht blijft een waterdruppel zo graag samen: het is moeilijk om een
druppel echt stuk te maken. Deze kracht is bij water wel drie keer zo groot als bij andere vloeistoffen.
Schaatsenrijders en waterjuffers kunnen door die oppervlaktespanning netjes op het water lopen.
Als je detergent aan water toevoegt, verzwak je de kracht tussen de watermoleculen omdat detergent
de speciale eigenschap heeft zich aan water te kunnen binden. Daardoor helpt detergent vet op te
lossen en kan het goed gebruikt worden als afwasmiddel.
Zonder water kunnen we niet leven
De eerste vormen van leven verschenen meer dan 3,5 miljard jaar geleden. Het waren eencellige
organismen, zoals bacteriën en algen. Uit die organismen is al het leven op Aarde ontstaan.
Water is bovendien een essentieel onderdeel van levende cellen. Het menselijk lichaam bestaat uit
veel verschillende stoffen (zoals koolhydraten, vetten, …), maar 68% van ons lichaamsgewicht is
water. Al de levende cellen in ons lichaam kunnen maar blijven bestaan als we genoeg water drinken.
In normale omstandigheden verliest ons lichaam meer dan twee liter per dag. Die hoeveelheid moet
je weer aanvullen door te eten en te drinken. Als je hersenen een tekort aan water in het bloed vaststellen,
geven ze een signaal en krijgen we dorst. Beter is niet te wachten tot je “sterft” van de dorst
en tijdig water te drinken.
Een beetje geschiedenis
Dat water zo belangrijk is voor het leven op Aarde wisten de Grieken al rond 2000 voor Christus.
Zij bouwden het eerste waterleidingssysteem. Ook lang daarvoor bestonden al waterputten. De eerste
nederzettingen ontstonden trouwens allemaal rond rivieren.
De Grieken waren het eerste beschaafde volk dat een heel systeem bedacht om water bij de mensen
te brengen. Zo gebruikten ze de schroef van Archimedes om water van een laag naar een hoger niveau
te brengen. Die schroef bestond uit een brede buis met daarin een soort kurkentrekker. Door de buis
te laten draaien in water schept de onderkant een hoeveelheid water dat door de draaibeweging naar
boven loopt. Ook vandaag wordt dit principe nog gebruikt!
De Romeinen namen een groot deel van de kennis van waterleidingen van de Grieken over. Ze bouwden
aquaducten waarin ze drinkwater vervoerden van de bron naar de stad en vonden de watertoren
uit. Wij hebben het waterleidingssysteem bijna onveranderd van de Romeinen overgenomen. In Rome
worden vandaag nog steeds van die oorspronkelijke aquaducten gebruikt. Met de val van het Romeinse
rijk werd ook het waterleidingsnet niet langer onderhouden. Het heeft in Europa tot de twintigste
eeuw geduurd vooraleer de dagelijkse tocht naar de stadsbron eindelijk verleden tijd werd, met uitzondering
van Londen dat al sinds 1582 over een waterdistributienet beschikt.
31

32
Hieronder vind je een overzicht van de eindtermen (geldig vanaf september 2010) die het lespakket mee
kan helpen realiseren.
Eindtermen natuurwetenschappen
• Interactie
De leerlingen kunnen
14 waarneembare fysische veranderingen van een stof in verband brengen met temperatuurs-
veranderingen;
• Materie
De leerlingen kunnen
17 de massa en het volume van materie bepalen;
18 volgende begrippen aan de hand van het deeltjesmodel hanteren: atoom, molecule, zuivere stof,
mengsel, temperatuur, aggregatietoestand en faseovergangen;
• Wetenschappelijke vaardigheden
De leerlingen kunnen
21 onder begeleiding, bij een onderzoeksvraag gegevens verzamelen en volgens een voorgeschreven
werkwijze een experiment, een meting of een terreinwaarneming uitvoeren;
23 onder begeleiding, verzamelde en beschikbare data hanteren, om te classificeren of om te
determineren of om een besluit te formuleren;
24 onder begeleiding resultaten uit een experiment, een meting of een terreinstudie weergeven.
Dit kan gebeuren in woorden, in tabel of grafiek, door aan te duiden op een figuur of door te
schetsen. De leerlingen gebruiken daarbij de correcte namen en symbolen;
25 van de grootheden massa, lengte, oppervlakte, volume, temperatuur, tijd, druk, snelheid, kracht
en energie de eenheden en hun symbolen in contexten en opdrachten toepassen;
• Wetenschap en samenleving
De leerlingen kunnen
Eindtermen
26 gehanteerde wetenschappelijke concepten verbinden met dagelijkse waarnemingen, concrete
toepassingen of maatschappelijke evoluties;

Eindtermen
Eindtermen Techniek
• Techniek als menselijke activiteit
De leerlingen kunnen
12 modellen, tests en evaluaties gebruiken om een eenvoudig technisch systeem te ontwerpen
uitgaande van een gedefinieerd probleem en rekening houdend met vooropgestelde normen
en criteria;
13 een gegeven of eigen ontwerp planmatig uitvoeren met oog voor vereisten van kwaliteit,
veiligheid, ergonomie en milieu;
15 een technisch systeem evalueren op basis van vooraf bepaalde normen en criteria en hieruit
conclusies trekken om het technisch proces te optimaliseren;
• Techniek en samenleving
De leerlingen kunnen
24 in concrete voorbeelden aangeven dat wetenschappen de keuzen binnen het technisch proces
beïnvloeden;
25 in concrete voorbeelden aangeven dat technische systemen variëren in de tijd en ruimte;
Vakoverschrijdende eindtermen
• Gemeenschappelijke stam
De leerlingen
11 kunnen gegevens, handelwijzen en redeneringen ter discussie stellen a.d.h. van relevante criteria;
12 zijn bekwaam om alternatieven af te wegen en een bewuste keuze te maken;
33

Technopolis ® ,
waar experimenteren
fun is!
Fietsen op een kabel op 5 meter hoogte? Zelf een vliegtuig aan de grond zetten? In een
superzeepbel staan? Een dutje doen op een spijkerbed? ... Je kunt het zo gek niet
bedenken of je beleeft het in Technopolis ® , het Vlaamse doe-centrum voor wetenschap
en technologie.
Technopolis ® is geen gewoon museum, maar een doe-centrum, waar je je uitleeft in
meer dan 280 experimenten. Kinderen tussen 4 en 8 jaar kunnen zich uitleven in het
Kinder-doe-centrum, waar 90 bijkomende interactieve opstellingen werden aangebracht op
kindermaat en aangepast aan hun leefwereld. En in de Doe-tuin kun je zelfs in openlucht
experimenteren. Je mag hier overal je neus insteken: je voelt, probeert en experimenteert
zelf. Zo begrijp je de dingen beter en sneller en leer je op een toffe en spannende manier
iets bij over wetenschap en technologie. Je zult merken dat wetenschap allesbehalve saai
is!
Spannende shows en toffe demo’s maken je bezoek aan Technopolis ® extra leuk. Edutainers,
Technopolis ® medewerkers, laten je tijdens zo’n show of demo op een leuke manier
kennismaken met wetenschap. Zo kun je bijvoorbeeld je haren rechtop laten zetten aan de
Van de Graaff-generator. Niet met gel of haarlak maar ... met elektriciteit! Regelmatig staan
er nieuwe shows en demo’s op het programma.
Technopolis ® trekt er ook regelmatig op uit! Kinderhappenings, beurzen, evenementen voor
het grote publiek ... Afhankelijk van het soort evenement, zijn we aanwezig met een stand,
een wetenschappelijke doe-hoek, opstellingen met experimenten, de TechnoVelo ® of de
wetenschapstruck MysteriX ® .
Voor scholen heeft Technopolis ® een uitgebreid educatief aanbod. Educatieve pakketten en
werkboekjes, educatieve parcours, wetenschapstheater, een wetenschapstruck ... Leerkrachten
uit zowel het basis- als het secundair onderwijs gebruiken het educatief materiaal
van Technopolis ® om de wetenschappelijke of technologische lessen aantrekkelijker te
maken. Op www.technopolis.be vind je gratis downloadbaar educatief materiaal en meer
informatie over het educatieve aanbod van Technopolis ® .
Wil je nog meer experimenteren? Neem dan een kijkje op www.experimenteer.be. Je vindt
er heel wat leuke proefjes die je thuis of in de klas zelf kunt doen.
Meer info? Surf: www.technopolis.be, mail: info@technopolis.be of bel: 015 / 34 20 00.
Technopolis ® , Technologielaan, 2800 Mechelen
Technopolis • Technologielaan • 2800 Mechelen
Tel 015 34 20 00 • Fax 015 34 20 01
mijnbezoek@technopolis.be • www.technopolis.be