27.01.2015 Views

Grootheden en eenheden

Grootheden en eenheden

Grootheden en eenheden

SHOW MORE
SHOW LESS

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.

Onderzoek<strong>en</strong><br />

Hoofdstuk1<br />

Onderzoek<strong>en</strong><br />

In de natuurwet<strong>en</strong>schapp<strong>en</strong> zoals natuurkunde, scheikunde, biologie <strong>en</strong><br />

sterr<strong>en</strong>kunde gebeurt veel door middel van experim<strong>en</strong>teel onderzoek. Veel<br />

vrag<strong>en</strong> word<strong>en</strong> beantwoord door het do<strong>en</strong> van e<strong>en</strong> experim<strong>en</strong>t. Daarom is<br />

het belangrijk te wet<strong>en</strong> hoe e<strong>en</strong> experim<strong>en</strong>t wordt opgezet <strong>en</strong> hoe het wordt<br />

uitgevoerd. Steeds hebb<strong>en</strong> we daarbij te mak<strong>en</strong> met e<strong>en</strong> aantal basisvaardighed<strong>en</strong>.<br />

In dit hoofdstuk word<strong>en</strong> daarom eerst die basisvaardighed<strong>en</strong><br />

besprok<strong>en</strong>. Deze kom<strong>en</strong> steeds weer terug in de volg<strong>en</strong>de hoofdstukk<strong>en</strong>. We<br />

besprek<strong>en</strong> eerst de natuurkundige basisgroothed<strong>en</strong> met hun gronde<strong>en</strong>hed<strong>en</strong><br />

<strong>en</strong> daarna de daarvan afgeleide groothed<strong>en</strong> <strong>en</strong> afgeleide e<strong>en</strong>hed<strong>en</strong>.<br />

Daarna zull<strong>en</strong> we zi<strong>en</strong> dat elke gemet<strong>en</strong> waarde e<strong>en</strong> fout bevat. Als we met<br />

gemet<strong>en</strong> waard<strong>en</strong> gaan rek<strong>en</strong><strong>en</strong>, bevat de uitkomst ook e<strong>en</strong> fout. De vraag is<br />

dan hoeveel cijfers in e<strong>en</strong> antwoord betrouwbaar zijn, met andere woord<strong>en</strong>:<br />

je leert rek<strong>en</strong><strong>en</strong> met significante cijfers. Meetresultat<strong>en</strong> word<strong>en</strong> vaak<br />

g<strong>en</strong>oteerd in tabell<strong>en</strong>, die weer overzichtelijk tot diagramm<strong>en</strong> word<strong>en</strong><br />

verwerkt. Tuss<strong>en</strong> groothed<strong>en</strong> kunn<strong>en</strong> verschill<strong>en</strong>de verband<strong>en</strong> bestaan, de<br />

voornaamste daarvan word<strong>en</strong> besprok<strong>en</strong>.<br />

<strong>Groothed<strong>en</strong></strong> <strong>en</strong> e<strong>en</strong>hed<strong>en</strong><br />

Basisgroothed<strong>en</strong> <strong>en</strong> gronde<strong>en</strong>hed<strong>en</strong><br />

Om iemand duidelijk te mak<strong>en</strong> hoelang e<strong>en</strong> voetbalwedstrijd duurt of hoe<br />

hoog de Domtor<strong>en</strong> in Utrecht is, heb je e<strong>en</strong>hed<strong>en</strong> nodig (respectievelijk e<strong>en</strong><br />

e<strong>en</strong>heid van tijd <strong>en</strong> e<strong>en</strong> e<strong>en</strong>heid van l<strong>en</strong>gte).<br />

Het is belangrijk dat m<strong>en</strong> overal zo veel mogelijk dezelfde e<strong>en</strong>hed<strong>en</strong> gebruikt.<br />

1 Alles wat kan word<strong>en</strong> gemet<strong>en</strong>, noem<strong>en</strong> we e<strong>en</strong> grootheid. Voorbeeld<strong>en</strong> van<br />

groothed<strong>en</strong> zijn: l<strong>en</strong>gte, tijd, volume, temperatuur, kracht, massa <strong>en</strong> stroomsterkte.<br />

Het met<strong>en</strong> van e<strong>en</strong> grootheid gebeurt met e<strong>en</strong> meetinstrum<strong>en</strong>t dat daarvoor<br />

geschikt is:<br />

- E<strong>en</strong> liniaal is e<strong>en</strong> meetinstrum<strong>en</strong>t voor het met<strong>en</strong> van e<strong>en</strong> l<strong>en</strong>gte.<br />

- E<strong>en</strong> stopwatch is e<strong>en</strong> meetinstrum<strong>en</strong>t om tijd te met<strong>en</strong>.<br />

- Met e<strong>en</strong> thermometer wordt temperatuur gemet<strong>en</strong>.<br />

- Enzovoort.<br />

De meeste meetinstrum<strong>en</strong>t<strong>en</strong> zijn voorzi<strong>en</strong> van e<strong>en</strong> schaalverdeling <strong>en</strong> vaak<br />

staat bij de schaalverdeling de e<strong>en</strong>heid waarin gemet<strong>en</strong> wordt.<br />

Voorbeeld<strong>en</strong> van e<strong>en</strong>hed<strong>en</strong> zijn: meter, seconde, millibar, ampère, kilogram.<br />

Het resultaat van e<strong>en</strong> meting, dat wil zegg<strong>en</strong> de uitkomst van de bepaling van<br />

de grootte van e<strong>en</strong> grootheid, drukt m<strong>en</strong> uit in e<strong>en</strong> getal <strong>en</strong> e<strong>en</strong> e<strong>en</strong>heid.<br />

414J1.FM<br />

1.1


Onderzoek<strong>en</strong><br />

Er geldt dus:<br />

n grootheid = getal × e<strong>en</strong>heid<br />

Symbol<strong>en</strong><br />

<strong>Groothed<strong>en</strong></strong> <strong>en</strong> e<strong>en</strong>hed<strong>en</strong> word<strong>en</strong> aangegev<strong>en</strong> met symbol<strong>en</strong>. In plaats van: ”de<br />

massa is 27 kilogram” schrijft m<strong>en</strong> m = 27 kg.<br />

Symbol<strong>en</strong> voor groothed<strong>en</strong> word<strong>en</strong> altijd geschrev<strong>en</strong> met e<strong>en</strong> cursieve<br />

(= schuine) letter, symbol<strong>en</strong> voor e<strong>en</strong>hed<strong>en</strong> met e<strong>en</strong> rechtopstaande letter.<br />

l = 23,4 mm betek<strong>en</strong>t dus: de l<strong>en</strong>gte = 23,4 millimeter.<br />

Nog e<strong>en</strong> ander voorbeeld:<br />

De hoogte van de Domtor<strong>en</strong> is 110 m. Dit noter<strong>en</strong> we als volgt:<br />

l = 110 m.<br />

Hierin geldt:<br />

l = de grootheid (l<strong>en</strong>gte)<br />

110 = het getal<br />

m = de e<strong>en</strong>heid (meter).<br />

Het SI-stelsel<br />

In 1960 heeft m<strong>en</strong> internationale afsprak<strong>en</strong> gemaakt over het gebruik van<br />

e<strong>en</strong>hed<strong>en</strong>. De e<strong>en</strong>hed<strong>en</strong> die we teg<strong>en</strong>woordig toepass<strong>en</strong>, behor<strong>en</strong> tot het<br />

”Système International d’Unités”, ofwel het SI-stelsel.<br />

Het SI-stelsel (kortweg: SI) bestaat uit zev<strong>en</strong> basisgroothed<strong>en</strong>; de e<strong>en</strong>hed<strong>en</strong> van<br />

deze basisgroothed<strong>en</strong> het<strong>en</strong> gronde<strong>en</strong>hed<strong>en</strong>. Alle overige e<strong>en</strong>hed<strong>en</strong> kunn<strong>en</strong> uit<br />

deze zev<strong>en</strong> word<strong>en</strong> afgeleid.<br />

2 De gronde<strong>en</strong>hed<strong>en</strong> van het SI <strong>en</strong> de bijbehor<strong>en</strong>de basisgroothed<strong>en</strong> zijn in<br />

tabel 1 vermeld.<br />

Tabel 1. De zev<strong>en</strong> basisgroothed<strong>en</strong> <strong>en</strong> gronde<strong>en</strong>hed<strong>en</strong><br />

Basisgrootheid Symbool Gronde<strong>en</strong>heid Symbool<br />

l<strong>en</strong>gte l meter m<br />

massa m kilogram kg<br />

tijd t seconde s<br />

temperatuur T kelvin K<br />

stroomsterkte l ampère A<br />

hoeveelheid stof n mol mol<br />

lichtsterkte l candela cd<br />

Opmerking<strong>en</strong>:<br />

1. Naast deze gronde<strong>en</strong>hed<strong>en</strong> word<strong>en</strong> vaak nog gebruikt: uur (h) <strong>en</strong> minuut<br />

(min) als tijdse<strong>en</strong>hed<strong>en</strong>, graad Celsius (°C) als temperatuure<strong>en</strong>heid. Deze<br />

e<strong>en</strong>hed<strong>en</strong> behor<strong>en</strong> echter niet tot het SI.<br />

2. D<strong>en</strong>k erom dat ook de afkorting<strong>en</strong> internationaal zijn afgesprok<strong>en</strong>. Bijvoorbeeld:<br />

het symbool voor meter is ”m” <strong>en</strong> niet ”M”; het symbool voor kelvin<br />

is ”K” <strong>en</strong> niet ”°K” <strong>en</strong>z.<br />

3. De mol is e<strong>en</strong> e<strong>en</strong>heid die voornamelijk in de scheikunde wordt gebruikt.<br />

E<strong>en</strong> (vere<strong>en</strong>voudigde) definitie van de mol luidt: 1 mol van e<strong>en</strong> stof is e<strong>en</strong><br />

hoeveelheid waarin precies 6,02252 · 10 23 deeltjes aanwezig zijn.<br />

1.2


Onderzoek<strong>en</strong><br />

Voorbeeld:<br />

1 mol heliumatom<strong>en</strong> = 6,02252 · 10 23 heliumatom<strong>en</strong>.<br />

Candela wordt uitgesprok<strong>en</strong> als: ”kandeela”.<br />

Met macht<strong>en</strong> van 10<br />

werk<strong>en</strong><br />

3 In de natuurkunde kom<strong>en</strong> zeer grote <strong>en</strong> ook zeer kleine getall<strong>en</strong> voor. Zo is de<br />

lichtsnelheid 300.000.000 m/s. De diameter van e<strong>en</strong> molecuul kan<br />

0,000.000.000.001 meter zijn. Je kunt je gemakkelijk vergiss<strong>en</strong> wat het aantal<br />

null<strong>en</strong> betreft. Zulke getall<strong>en</strong> word<strong>en</strong> daarom dan ook meestal als macht<strong>en</strong> van<br />

10 geschrev<strong>en</strong>.<br />

De rij getall<strong>en</strong>:<br />

10.000 1.000 100 10 1 0,1 0,01 0,001 0,0001<br />

kan word<strong>en</strong> geschrev<strong>en</strong> als:<br />

10 4 10 3 10 2 10 1 1<br />

------<br />

1<br />

------<br />

1<br />

10 1<br />

10 2<br />

------<br />

1<br />

10 3<br />

------<br />

1<br />

10 4<br />

ofwel als:<br />

10 4 10 3 10 2 10 1 10 0 10 –1 10 –2 10 –3 10 –4<br />

(10 –3 betek<strong>en</strong>t dus ------<br />

1<br />

<strong>en</strong> 10 0 betek<strong>en</strong>t 1.)<br />

10 3<br />

Enkele voorbeeld<strong>en</strong> om dit verder te verduidelijk<strong>en</strong>.<br />

Voorbeeld 1<br />

384.000 = 3,84 × 100.000 = 3,84 × 10 5 = 3,84 · 10 5<br />

227.000.000.000 = 2,27 × 100.000.000.000 = 2,27 × 10 11 = 2,27 · 10 11<br />

Voorbeeld 2<br />

0,000345 = 3,45 × 0,0001 = 3,45 × 10 –4 = 3,45 · 10 – 4<br />

0,000.000.006 = 6 × 0,000.000.001 = 6 × 10 −9 = 6 · 10 –9<br />

Voorbeeld 3<br />

10 3 · 10 4 = 10 7 (<strong>en</strong> niet 10 12 ). 10 3 = 1.000; 10 4 = 10.000; 1.000 · 10.000 =<br />

10.000.000 = 10 7<br />

Uit dit voorbeeld blijkt: 10 a · 10 b = 10 a + b<br />

Voorbeeld 4<br />

10 11 : 10 4 = 100.000.000.000 : 10.000 = 10.000.000 = 10 11 – 4 = 10 7<br />

Hieruit blijkt: 10 a : 10 b = 10 a – b<br />

Voorvoegsels<br />

Het schrijv<strong>en</strong> van e<strong>en</strong> antwoord in macht<strong>en</strong> van 10 wordt ook de<br />

standaardnotatie g<strong>en</strong>oemd.<br />

Om praktische red<strong>en</strong><strong>en</strong> gebruikt m<strong>en</strong> niet alle<strong>en</strong> de SI-e<strong>en</strong>hed<strong>en</strong>, maar ook<br />

decimale veelvoud<strong>en</strong> <strong>en</strong> decimale del<strong>en</strong> van deze e<strong>en</strong>hed<strong>en</strong>. Die word<strong>en</strong><br />

aangeduid door middel van e<strong>en</strong> voorvoegsel.<br />

414J1.FM<br />

1.3


Onderzoek<strong>en</strong><br />

Voorbeeld<strong>en</strong><br />

kilometer (km): duiz<strong>en</strong>d meter.<br />

milli-ampère (mA): e<strong>en</strong> duiz<strong>en</strong>dste ampère.<br />

nanoseconde (ns): e<strong>en</strong> miljardste seconde.<br />

In tabel 2 zijn de voorvoegsels weergegev<strong>en</strong>.<br />

Tabel 2. SI-voorvoegsels<br />

Factor Naam Symbool Factor Naam Symbool<br />

10 1 deca da 10 –1 deci d<br />

10 2 hecto h 10 –2 c<strong>en</strong>ti c<br />

10 3 kilo k 10 –3 milli m<br />

10 6 mega M 10 –6 micro μ<br />

10 9 giga G 10 –9 nano n<br />

10 12 tera T 10 –12 pico p<br />

10 15 peta P 10 –15 femto f<br />

10 18 exa E 10 –18 atto a<br />

Enkele voorbeeld<strong>en</strong><br />

1 km = 10 3 m<br />

1 μA = 10 –6 A<br />

1 ps = 10 –12 s<br />

Afgeleide groothed<strong>en</strong> <strong>en</strong> e<strong>en</strong>hed<strong>en</strong><br />

In de natuurkunde bestaan veel meer groothed<strong>en</strong> dan de hiervoor g<strong>en</strong>oemde<br />

basisgroothed<strong>en</strong> van het SI-stelsel. Alle andere natuurkundige groothed<strong>en</strong><br />

kunn<strong>en</strong> door verm<strong>en</strong>igvuldig<strong>en</strong> <strong>en</strong>/of del<strong>en</strong> uit deze zev<strong>en</strong> word<strong>en</strong> afgeleid.<br />

4 n Afgeleide groothed<strong>en</strong> met hun e<strong>en</strong>hed<strong>en</strong> ontstaan door verm<strong>en</strong>igvuldiging<br />

<strong>en</strong>/of deling van basisgroothed<strong>en</strong> met hun gronde<strong>en</strong>hed<strong>en</strong>.<br />

Voorbeeld<br />

E<strong>en</strong> hardloper legt de 200 meter af in 20 second<strong>en</strong>.<br />

Zijn gemiddelde snelheid bedraagt dan 200 m : 20 s = 10 m/s.<br />

De grootheid snelheid is dus de afgelegde afstand of: l<strong>en</strong>gte (l) gedeeld door de<br />

b<strong>en</strong>odigde tijd (t). De SI-e<strong>en</strong>heid voor snelheid is dan meter per seconde<br />

(m/s). Zo is ook de grootheid snelheid uit de groothed<strong>en</strong> l<strong>en</strong>gte <strong>en</strong> tijd afgeleid;<br />

we zegg<strong>en</strong>: snelheid heeft als dim<strong>en</strong>sie -<br />

l<br />

.<br />

t<br />

5 n Het product <strong>en</strong>/of quotiënt van de basisgroothed<strong>en</strong> dat aangeeft hoe de<br />

grootheid is afgeleid, noem<strong>en</strong> we de dim<strong>en</strong>sie van de afgeleide grootheid.<br />

Enkele andere voorbeeld<strong>en</strong> van afgeleide groothed<strong>en</strong> met hun e<strong>en</strong>hed<strong>en</strong> zijn in<br />

tabel 3 g<strong>en</strong>oemd.<br />

1.4


Onderzoek<strong>en</strong><br />

Tabel 3. Afgeleide groothed<strong>en</strong>, e<strong>en</strong>hed<strong>en</strong> <strong>en</strong> dim<strong>en</strong>sies<br />

Grootheid Symbool E<strong>en</strong>heid Dim<strong>en</strong>sie<br />

snelheid v m/s<br />

-<br />

l<br />

t<br />

versnelling a m/s 2<br />

-- l<br />

t 2<br />

kracht F kg · m/s 2 m · -- l<br />

t 2<br />

druk p kg/(m · s 2 ) m/(l · t 2 )<br />

dichtheid ρ kg/m 3 m/l 3<br />

Opmerking<strong>en</strong><br />

1. Sommige afgeleide e<strong>en</strong>hed<strong>en</strong> hebb<strong>en</strong> e<strong>en</strong> eig<strong>en</strong> naam gekreg<strong>en</strong>. Zo wordt de<br />

e<strong>en</strong>heid van kracht de newton (N) g<strong>en</strong>oemd, dat wil zegg<strong>en</strong><br />

1 kg · m/s 2 = 1 N.<br />

2. Er bestaan ook groothed<strong>en</strong> zonder dim<strong>en</strong>sie. Met name verhouding<strong>en</strong> zijn<br />

dim<strong>en</strong>sieloze groothed<strong>en</strong>. E<strong>en</strong> dim<strong>en</strong>sieloze grootheid bezit natuurlijk ge<strong>en</strong><br />

e<strong>en</strong>heid. E<strong>en</strong> voorbeeld hiervan is de brekingsindex (n). Volg<strong>en</strong>s de wet van<br />

Snel (hij noemde zichzelf Snellius), die het verband aangeeft tuss<strong>en</strong> de hoek<br />

van inval (i) <strong>en</strong> de hoek van breking (r) van e<strong>en</strong> lichtstraal geldt dat:<br />

----------<br />

sin i<br />

= n. (r staat voor: refractie = breking.)<br />

sin r<br />

De brekingsindex n is e<strong>en</strong> verhoudingsgetal <strong>en</strong> heeft dus géén e<strong>en</strong>heid.<br />

Controle van e<strong>en</strong>hed<strong>en</strong><br />

M<strong>en</strong> kan dim<strong>en</strong>sies gebruik<strong>en</strong> om te controler<strong>en</strong> of e<strong>en</strong> bepaalde formule juist<br />

is. Links <strong>en</strong> rechts van het ”=”-tek<strong>en</strong> moet altijd dezelfde dim<strong>en</strong>sie staan. Dit<br />

geldt natuurlijk ook voor de e<strong>en</strong>hed<strong>en</strong>.<br />

Voorbeeld<br />

Stel dat iemand beweert dat de oppervlakte van e<strong>en</strong> cirkel is uit te rek<strong>en</strong><strong>en</strong> met<br />

de formule:<br />

Oppervlakte = π · r 2<br />

Als deze formule juist is, moet het linkerlid van deze vergelijking dezelfde<br />

dim<strong>en</strong>sie <strong>en</strong> ook dezelfde e<strong>en</strong>heid hebb<strong>en</strong> als het rechterlid.<br />

We controler<strong>en</strong> dit:<br />

Links is de dim<strong>en</strong>sie: l 2 <strong>en</strong> rechts: (dim<strong>en</strong>sie r) 2 = (l) 2 = l 2<br />

Of, lett<strong>en</strong>d op de e<strong>en</strong>hed<strong>en</strong>:<br />

Links is de e<strong>en</strong>heid: m 2 <strong>en</strong> rechts: (e<strong>en</strong>heid r) 2 = (meter) 2 = m 2<br />

Conclusie: de formule kan correct zijn.<br />

Met<strong>en</strong> <strong>en</strong> meetonzekerheid<br />

Met<strong>en</strong> is e<strong>en</strong> og<strong>en</strong>schijnlijk e<strong>en</strong>voudige vaardigheid. Iedere<strong>en</strong> kan de l<strong>en</strong>gte<br />

van e<strong>en</strong> tafel met<strong>en</strong>. Je zult echter zi<strong>en</strong>, dat met<strong>en</strong> bij natuurkunde wat meer<br />

inhoudt <strong>en</strong> dus moeilijker is dan je zou d<strong>en</strong>k<strong>en</strong>.<br />

414J1.FM<br />

1.5


Onderzoek<strong>en</strong><br />

E<strong>en</strong> natuurkundige zal steeds prober<strong>en</strong> zo nauwkeurig mogelijk te met<strong>en</strong>. In<br />

elke meting zal echter toch e<strong>en</strong> zekere onnauwkeurigheid zitt<strong>en</strong>.<br />

Bij het met<strong>en</strong> van e<strong>en</strong> l<strong>en</strong>gte met e<strong>en</strong> rolmaat is de laatste c<strong>en</strong>timeter of millimeter<br />

niet precies te bepal<strong>en</strong>. Ook door andere oorzak<strong>en</strong> zijn onnauwkeurighed<strong>en</strong><br />

mogelijk, e<strong>en</strong> thermometer in e<strong>en</strong> winkel hoeft echt niet de precieze<br />

temperatuur aan te gev<strong>en</strong>.<br />

Stel dat m<strong>en</strong> bij de meting van de l<strong>en</strong>gte van e<strong>en</strong> kamer vindt dat deze t<strong>en</strong><br />

hoogste 9,66 m <strong>en</strong> minst<strong>en</strong>s 9,64 m kan bedrag<strong>en</strong>, dan noteert m<strong>en</strong> dit als volgt:<br />

l = 9,65 ± 0,01 m.<br />

M<strong>en</strong> noemt 9,65 m de meetwaarde <strong>en</strong> 0,01 de meetfout.<br />

In plaats van meetfout zegt m<strong>en</strong> ook: meetonnauwkeurigheid of<br />

meetonzekerheid.<br />

6 Bij meting<strong>en</strong> is er altijd sprake van e<strong>en</strong> meetonzekerheid. De werkelijke waarde<br />

kan iets groter of kleiner zijn dan de gemet<strong>en</strong> waarde. Deze meetonzekerheid<br />

wordt veroorzaakt door het meetinstrum<strong>en</strong>t, de meetmethode <strong>en</strong>/of de<br />

meetomstandighed<strong>en</strong>.<br />

Meetinstrum<strong>en</strong>t<br />

Bij gebruik van meetinstrum<strong>en</strong>t<strong>en</strong> met e<strong>en</strong> wijzer (analoge meetinstrum<strong>en</strong>t<strong>en</strong>)<br />

wordt de meetonzekerheid bepaald door de keuze van het meetbereik.<br />

Als m<strong>en</strong> bijvoorbeeld e<strong>en</strong> stroomsterkte van zo’n 0,4 A wil met<strong>en</strong>, kan m<strong>en</strong><br />

kiez<strong>en</strong> voor e<strong>en</strong> meetbereik van 500 mA of van 5 A. Bij 500 wordt de laatste 0<br />

eig<strong>en</strong>lijk als volgt bepaald:<br />

- is het iets meer dan 500, maar minder dan 500,5 dan rond<strong>en</strong> we af naar 500<br />

- is het meer dan 499,5 dan rond<strong>en</strong> we ook af naar 500.<br />

Of we dit inderdaad zo kunn<strong>en</strong> do<strong>en</strong>, hangt natuurlijk wel af van het aantal<br />

streepjes op de schaal, de streepjes 499 <strong>en</strong> 501 moet<strong>en</strong> er dan wel op staan.<br />

Bij e<strong>en</strong> meetbereik van 500 mA kan de meetonzekerheid dus 0,5 mA = 0,0005 A<br />

zijn. Bij e<strong>en</strong> keuze voor het meetbereik van 5 A is de meetonzekerheid groter,<br />

bijvoorbeeld 0,05 A, afhankelijk van het aantal streepjes op de schaal.<br />

E<strong>en</strong> ander voorbeeld<br />

0<br />

5<br />

10 15 (cm)<br />

Afb. 1.<br />

In afb. 1 zie je e<strong>en</strong> diskette op e<strong>en</strong> blaadje waarop om de 5 cm e<strong>en</strong> streepje is<br />

getek<strong>en</strong>d. Je kunt de breedte van de diskette daarmee dus aflez<strong>en</strong>: 12 cm. Je<br />

1.6


Onderzoek<strong>en</strong><br />

weet niet zeker of het 12 cm is. Het kan iets meer of iets minder zijn. De schaalverdeling<br />

van deze ”liniaal” is 5 cm.<br />

In afb. 2 zie je dezelfde diskette maar nu zijn de streepjes om de cm neergezet.<br />

De schaalverdeling is nu 1 cm. Je kunt dus nu nauwkeuriger aflez<strong>en</strong>. De breedte<br />

schat je nu op 12,5 cm. De ”5” is dus, zoals hiervoor uitgelegd, e<strong>en</strong> afgeronde<br />

waarde.<br />

De schaal van het meetinstrum<strong>en</strong>t bepaalt hier dus hoe nauwkeurig we moet<strong>en</strong><br />

aflez<strong>en</strong>.<br />

0<br />

5<br />

10 15 (cm)<br />

Afb. 2.<br />

Bij gebruik van meetinstrum<strong>en</strong>t<strong>en</strong> met e<strong>en</strong> cijferdisplay (digitale meetinstrum<strong>en</strong>t<strong>en</strong>)<br />

wordt de meetonzekerheid bepaald door het laatste cijfer op het<br />

display. De waarde van de gemet<strong>en</strong> grootheid kan één laatste cijfer groter of<br />

kleiner zijn dan het display aangeeft.<br />

Geeft het display van e<strong>en</strong> stroommeter bijvoorbeeld 0,81 A aan, dan is de<br />

meetonzekerheid 0,005 A. Want: 0,814 wordt 0,81 <strong>en</strong> 0,816 wordt 0,82. De<br />

scheiding ligt dus bij 0,815.<br />

Meetmethode<br />

Meetomstandighed<strong>en</strong><br />

De meetonzekerheid wordt niet alle<strong>en</strong> bepaald door het meetinstrum<strong>en</strong>t, maar<br />

ook door de meetmethode. E<strong>en</strong> voorbeeld is de digitale stopwatch, die de tijd<br />

tot op honderdst<strong>en</strong> van second<strong>en</strong> aangeeft. De stopwatch zelf levert e<strong>en</strong> kleine<br />

meetonzekerheid: bijvoorbeeld 0,005 s. Maar iemand moet de stopwatch<br />

start<strong>en</strong> <strong>en</strong> stopp<strong>en</strong>. De meetmethode is dus m<strong>en</strong>s<strong>en</strong>werk <strong>en</strong> de meetonzekerheid<br />

is daardoor groter: bij e<strong>en</strong> stopwatch levert het start<strong>en</strong> <strong>en</strong> stopp<strong>en</strong> e<strong>en</strong><br />

meetonzekerheid van 0,2 s op in de tijdmeting. En dat kan ook best wat meer<br />

zijn, dat hangt af van de reactietijd van deg<strong>en</strong>e die de stopwatch gebruikt. E<strong>en</strong><br />

meetonzekerheid tot op honderdst<strong>en</strong> van e<strong>en</strong> seconde bij gebruik van e<strong>en</strong><br />

digitale stopwatch is dan ook misleid<strong>en</strong>d. De op het cijferdisplay weergegev<strong>en</strong><br />

waarde moet word<strong>en</strong> afgerond tot op ti<strong>en</strong>d<strong>en</strong> van e<strong>en</strong> seconde.<br />

Met hetzelfde meetinstrum<strong>en</strong>t is echter ook nauwkeuriger te met<strong>en</strong>. Dit kan<br />

door te kiez<strong>en</strong> voor e<strong>en</strong> andere meetmethode, zoals het automatisch start<strong>en</strong> <strong>en</strong><br />

stopp<strong>en</strong> van de digitale stopwatch. Dat maakt de meetonzekerheid veel kleiner.<br />

Het kan voorkom<strong>en</strong> dat bij e<strong>en</strong> meting bepaalde meetomstandighed<strong>en</strong> kunn<strong>en</strong><br />

variër<strong>en</strong>. Het gevolg is e<strong>en</strong> grote spreiding van de meetresultat<strong>en</strong> bij de<br />

herhaling van de meting. E<strong>en</strong> voorbeeld is het met<strong>en</strong> van de remweg van e<strong>en</strong><br />

fiets bij verschill<strong>en</strong>de waard<strong>en</strong> van de beginsnelheid. Daarbij is het lastig om de<br />

remkracht constant te houd<strong>en</strong>. Dit veroorzaakt e<strong>en</strong> grote meetonzekerheid in<br />

de gemet<strong>en</strong> waarde van de remweg. Om toch e<strong>en</strong> redelijke indruk te krijg<strong>en</strong><br />

414J1.FM<br />

1.7


Onderzoek<strong>en</strong><br />

van de l<strong>en</strong>gte van de remweg is het nodig om de meting minst<strong>en</strong>s tweemaal te<br />

herhal<strong>en</strong>. Het gemiddelde van de drie meting<strong>en</strong> levert dan de waarde van de<br />

remweg op.<br />

Bij elk getal hoort in de natuurkunde in principe de meetfout (meetonnauwkeurigheid)<br />

gegev<strong>en</strong> te word<strong>en</strong>. Als dit niet is gedaan, geldt e<strong>en</strong> bepaalde<br />

afspraak:<br />

Met l = 12 m wordt dan bedoeld dat l tuss<strong>en</strong> 11,5 m <strong>en</strong> 12,5 m ligt. We schrijv<strong>en</strong><br />

dat als volgt:<br />

11,5 m ≤ l < 12,5 m.<br />

Met t = 21,3 °C wordt bedoeld: 21,25 °C ≤ t < 21,35 °C.<br />

Geeft m<strong>en</strong> dus de l<strong>en</strong>gte van e<strong>en</strong> kamer op: l = 9,65 m <strong>en</strong> geeft m<strong>en</strong> daarbij de<br />

meetfout (bijvoorbeeld 0,01 m) niet op, dan moet<strong>en</strong> we aannem<strong>en</strong>:<br />

9,645 m ≤ l < 9,655 m.<br />

E<strong>en</strong> voorbeeld<br />

Bij e<strong>en</strong> massabepaling kan m<strong>en</strong> als resultaat van de meting gev<strong>en</strong>:<br />

m = 120 ± 2 g. Hier wordt dus bedoeld dat de massa hoogst<strong>en</strong>s 122 g is <strong>en</strong><br />

minst<strong>en</strong>s 118 g. (In de praktijk heeft m<strong>en</strong> zulke meetfout<strong>en</strong> bij elektronische<br />

huishoudweegschal<strong>en</strong>; deze weg<strong>en</strong> meestal ”tot op 2 g nauwkeurig”.)<br />

Zou m<strong>en</strong> echter de meetfout niet vermeld<strong>en</strong> <strong>en</strong> zonder meer opgev<strong>en</strong>:<br />

m = 120 g, dan wordt bedoeld:<br />

119,5 g ≤ m < 120,5 g. (In dit geval is de meetfout dus heel wat kleiner!)<br />

Uit het voorgaande mag duidelijk zijn dat de getall<strong>en</strong> 1,0 <strong>en</strong> 1,00 niet hetzelfde<br />

zijn. De nauwkeurigheid is anders. Je mag dus niet zomaar cijfers weglat<strong>en</strong> in<br />

e<strong>en</strong> meting of cijfers erbij zett<strong>en</strong>. Bij 1,0 is de onnauwkeurigheid bijvoorbeeld<br />

0,05, <strong>en</strong> bij 1,00 ti<strong>en</strong> keer zo klein, 0,005.<br />

Significante cijfers<br />

7 Het aantal cijfers is dus van belang voor de nauwkeurigheid van e<strong>en</strong> opgegev<strong>en</strong><br />

waarde. We sprek<strong>en</strong> dan van significante cijfers.<br />

In het getal 85 (met nauwkeurigheid 0,5) kom<strong>en</strong> slechts twee significante cijfers<br />

voor, in 85,00 (met nauwkeurigheid 0,005) zijn dat er vier.<br />

Enkele voorbeeld<strong>en</strong><br />

8 l = 17,4 m; dit zijn dus drie significante cijfers.<br />

A = 1.206,7 m 2 ; dit zijn vijf significante cijfers.<br />

v = 300.000 m/s; dit zijn zes significante cijfers.<br />

Null<strong>en</strong> aan de linkerkant tell<strong>en</strong> niet mee voor de bepaling van het aantal significante<br />

cijfers.<br />

Stel l = 5 cm, dan mag ook word<strong>en</strong> geschrev<strong>en</strong> l = 0,5 dm of l = 0,05 m; in deze<br />

drie gevall<strong>en</strong> is er steeds sprake van één significant cijfer.<br />

Maar er mag niet word<strong>en</strong> geschrev<strong>en</strong>: l = 50 mm; dit zou immers betek<strong>en</strong><strong>en</strong> dat<br />

de l ope<strong>en</strong>s veel nauwkeuriger bek<strong>en</strong>d zou zijn.<br />

1.8


Onderzoek<strong>en</strong><br />

Nog <strong>en</strong>kele voorbeeld<strong>en</strong><br />

Voorbeeld 1<br />

Hoeveel significante cijfers heeft 0,0250 Het antwoord moet 3 significante<br />

cijfers zijn.<br />

Als je d<strong>en</strong>kt dat 4 het goede antwoord is, d<strong>en</strong>k je dat je het aantal cijfers achter<br />

de komma moet tell<strong>en</strong>. Dat is dus niet goed.<br />

Als je d<strong>en</strong>kt,dat het antwoord 5 significante cijfers is, tel je ook de twee null<strong>en</strong><br />

aan de voorkant van het getal mee. Dit is ook fout.<br />

Je begint te tell<strong>en</strong> vanaf het eerste cijfer ongelijk 0 aan de linkerkant. Dus je<br />

begint bij de ”2” te tell<strong>en</strong>. Je telt de ”2”, de ”5” <strong>en</strong> de achterste ”0” <strong>en</strong> dat<br />

betek<strong>en</strong>t dus drie significante cijfers.<br />

Voorbeeld 2<br />

l = 0,035 m; dit zijn twee significante cijfers.<br />

I = 0,1004 A; dit zijn vier significante cijfers.<br />

Ook macht<strong>en</strong> van ti<strong>en</strong> hebb<strong>en</strong> ge<strong>en</strong> invloed op het aantal significante cijfers:<br />

p = 5,3 · 10 2 Pa; dit zijn twee significante cijfers.<br />

F = 1,05 · 10 5 N; dit zijn drie significante cijfers.<br />

Rek<strong>en</strong><strong>en</strong><br />

Je hebt hiervoor gezi<strong>en</strong> dat bij natuurkunde getall<strong>en</strong> zoals 2 <strong>en</strong> 2,0 niet<br />

hetzelfde zijn. De nauwkeurigheid is verschill<strong>en</strong>d geweest bij het met<strong>en</strong>.<br />

2 wil zegg<strong>en</strong> dat deze meting ook het getal 2,5 had kunn<strong>en</strong> opgev<strong>en</strong> of 1,5. Je<br />

b<strong>en</strong>t dus niet zeker van 2.<br />

2,0 wil zegg<strong>en</strong>, dat de meting ook 2,05 of 1,95 had kunn<strong>en</strong> zijn. Maar zeker ge<strong>en</strong><br />

2,5 of 3.<br />

Het getal 2,0 is nauwkeuriger dan 2.<br />

Dit heeft wel gevolg<strong>en</strong> als we gaan rek<strong>en</strong><strong>en</strong>. Immers, wat komt uit 3, × 4, als<br />

je niet weet wat je op de plaats van het vraagtek<strong>en</strong> moet zett<strong>en</strong>.<br />

Verm<strong>en</strong>igvuldig<strong>en</strong> <strong>en</strong><br />

del<strong>en</strong><br />

Hoe groot is de oppervlakte van e<strong>en</strong> tafel, als we met<strong>en</strong> dat de l<strong>en</strong>gte 1,7 m is<br />

<strong>en</strong> de breedte 1,5 m Logisch, zul je zegg<strong>en</strong>: 2,55 m 2 . Toch is dit niet juist.<br />

De maximale oppervlakte kan zijn: 1,75 · 1,55 = 2,71 m 2 (afgerond).<br />

De minimale oppervlakte kan zijn: 1,65 · 1,45 = 2,39 m 2 (afgerond).<br />

We zijn uitgegaan van e<strong>en</strong> meetonzekerheid van 0,05 m in de l<strong>en</strong>gtemeting m 2 .<br />

De oppervlakte ligt dus tuss<strong>en</strong> 2,39 m 2 <strong>en</strong> 2,71 m 2 . Het is dan niet correct de<br />

oppervlakte weer te will<strong>en</strong> gev<strong>en</strong> in drie significante cijfers.<br />

Will<strong>en</strong> we toch de oppervlakte in e<strong>en</strong> getal weergev<strong>en</strong>, dan kunn<strong>en</strong> we ervoor<br />

kiez<strong>en</strong> om 2,55 af te rond<strong>en</strong> op 2,6. We gev<strong>en</strong> dan immers aan dat we de 2 wel<br />

zeker wet<strong>en</strong>, maar de 6 niet. En dit klopt beter. In dit voorbeeld gev<strong>en</strong> we dus<br />

de oppervlakte als 2,6 m 2 .<br />

E<strong>en</strong> <strong>en</strong> ander betek<strong>en</strong>t, dat we bij rek<strong>en</strong><strong>en</strong> met meting<strong>en</strong> zull<strong>en</strong> moet<strong>en</strong><br />

afrond<strong>en</strong>.<br />

We hanter<strong>en</strong> daarbij de volg<strong>en</strong>de regel:<br />

414J1.FM<br />

1.9


Onderzoek<strong>en</strong><br />

Bij het del<strong>en</strong> <strong>en</strong> verm<strong>en</strong>igvuldig<strong>en</strong> (maar ook worteltrekk<strong>en</strong> <strong>en</strong> dergelijke) van<br />

meetwaard<strong>en</strong> moet je afrond<strong>en</strong>.<br />

1. Rek<strong>en</strong> eerst alles uit zonder de tuss<strong>en</strong>uitkomst<strong>en</strong> af te rond<strong>en</strong>.<br />

2. Bepaal het aantal significante cijfers van elke meetwaarde.<br />

3. Geef de uitkomst in hetzelfde aantal significante cijfers als de onnauwkeurigste<br />

(afrond<strong>en</strong>!).<br />

Afrond<strong>en</strong> 9 Bij afrond<strong>en</strong> moet je goed in de gat<strong>en</strong> houd<strong>en</strong> of er ”naar bov<strong>en</strong>” of ”naar<br />

b<strong>en</strong>ed<strong>en</strong>” moet word<strong>en</strong> afgerond. Is het cijfer na het laatste significante cijfer<br />

e<strong>en</strong> 5 of hoger, dan naar bov<strong>en</strong> afrond<strong>en</strong>; is het cijfer na het laatste significante<br />

cijfer e<strong>en</strong> 0 t/m 4, dan naar b<strong>en</strong>ed<strong>en</strong> afrond<strong>en</strong>.<br />

Voorbeeld<strong>en</strong>:<br />

80,3491 afrond<strong>en</strong> op 3 significante cijfers geeft 80,3.<br />

80,351 op 3 significante cijfers afrond<strong>en</strong> geeft 80,4.<br />

2,78 wordt in 2 significante cijfers 2,8.<br />

3,75 in 2 significante cijfers wordt 3,8.<br />

3,994 in 2 significante cijfer wordt 4,0.<br />

We hebb<strong>en</strong> nu echter wel e<strong>en</strong> probleem. Wat is 25 · 25 Het antwoord lijkt 625.<br />

Toch is dit niet juist, want zojuist is gezegd dat je moet afrond<strong>en</strong>. Het kleinste<br />

aantal significante cijfers is 2, dus mog<strong>en</strong> we ook maar 2 significante cijfers in<br />

de uitkomst gev<strong>en</strong>. Dus de uitkomst moet dan zijn: 63. Maar dat is natuurlijk<br />

ook niet goed. Hoe moet je dit nu do<strong>en</strong><br />

De oplossing bestaat uit wat we noem<strong>en</strong>: de wet<strong>en</strong>schappelijke notatie. In de<br />

wet<strong>en</strong>schappelijke notatie werk je met macht<strong>en</strong> van 10.<br />

Voorbeeld: 1.560 wordt in 2 significante cijfers dan 1,6 · 10 3 .<br />

Macht<strong>en</strong> van 10<br />

6,7 · 10 5 = 670.000. Om te wet<strong>en</strong> hoe groot het getal is, moet je de komma dus<br />

5 plaats<strong>en</strong> naar rechts zett<strong>en</strong>. 1,2 · 10 −4 = 0,00012. De komma gaat nu de andere<br />

kant op <strong>en</strong> wel 4 plaats<strong>en</strong>. De 10-macht wordt ook wel de grootteorde g<strong>en</strong>oemd.<br />

Van het eerste getal is de grootteorde 10 5 <strong>en</strong> van het tweede getal 10 −4 .<br />

We kunn<strong>en</strong> 625 dus ook schrijv<strong>en</strong> als 6,25 · 10 2 . Dit moet<strong>en</strong> we nu met 2 significante<br />

cijfers schrijv<strong>en</strong>, dus wordt dit 6,3 · 10 2 . Let wel op: als je 3.600 met e<strong>en</strong><br />

10-macht wilt schrijv<strong>en</strong>, mag je niet 3,6 · 10 3 schrijv<strong>en</strong>. Je vergeet dan dat null<strong>en</strong><br />

aan de achterkant van belang zijn, dus niet weggelat<strong>en</strong> mog<strong>en</strong> word<strong>en</strong>. Schrijf<br />

dus: 3,600 · 10 3 .<br />

Optell<strong>en</strong> <strong>en</strong> aftrekk<strong>en</strong><br />

Bij het optell<strong>en</strong> van de getall<strong>en</strong> 12,1 <strong>en</strong> 4,33 <strong>en</strong> 0,088 geeft de rek<strong>en</strong>machine als<br />

uitkomst 16,518.<br />

Hierna staan de getall<strong>en</strong> onder elkaar. Er staan vraagtek<strong>en</strong>s in plaats van cijfers.<br />

12,1<br />

4,33<br />

0,088<br />

De som is 16,518<br />

In de uitkomst zijn de laatste cijfers 1 <strong>en</strong> 8 dus niet betrouwbaar. We hebb<strong>en</strong><br />

daar immers e<strong>en</strong> vraagtek<strong>en</strong> bij opgeteld. We moet<strong>en</strong> de 1 <strong>en</strong> de 8 dus weglat<strong>en</strong><br />

<strong>en</strong> als uitkomst gev<strong>en</strong> 16,5.<br />

Bij het optell<strong>en</strong> <strong>en</strong>/of aftrekk<strong>en</strong> van meetwaard<strong>en</strong> rond je af op het kleinste<br />

aantal cijfers achter de komma.<br />

1.10


Onderzoek<strong>en</strong><br />

Voorbeeld<br />

173,45 − 82,5 = 91,0<br />

6,60 + 23,4 = 30,0<br />

Rare uitkomst<strong>en</strong><br />

Soms lijk je rare uitkomst<strong>en</strong> te krijg<strong>en</strong>.<br />

43 + 0,00598 = 43. Het maakt dus niets uit voor de uitkomst of je 0,00598 erbij<br />

optelt of niet. In dit voorbeeld zie je dat het optell<strong>en</strong> van kleine getall<strong>en</strong> alle<strong>en</strong><br />

zinvol is, als je alle getall<strong>en</strong> heel nauwkeurig k<strong>en</strong>t.<br />

Sam<strong>en</strong>vatt<strong>en</strong>d<br />

Om niet elke keer de minimale waarde van e<strong>en</strong> berek<strong>en</strong>ing te hoev<strong>en</strong> uitrek<strong>en</strong><strong>en</strong>,<br />

hanter<strong>en</strong> we de volg<strong>en</strong>de twee ”vuistregels”:<br />

n Bij e<strong>en</strong> verm<strong>en</strong>igvuldiging of deling bestaat de uitkomst uit net zoveel significante<br />

cijfers als het gegev<strong>en</strong> met het kleinste aantal significante cijfers.<br />

Dus:<br />

2,43 · 5,76 = 13,9968; slechts drie significante cijfers → 14,0<br />

5,0 · 12,00 = 60,000; slechts twee significante cijfers → 60<br />

70,0 : 3,3 = 21,212.121; slechts twee significante cijfers → 21<br />

En, zoals reeds is vermeld:<br />

n De uitkomst bij het optell<strong>en</strong> <strong>en</strong> aftrekk<strong>en</strong> bevat net zoveel cijfers achter de<br />

komma als de meetwaarde met het kleinste aantal significante cijfers achter de<br />

komma.<br />

Dus:<br />

1,37 – 0,938 = 0,432; slechts twee cijfers achter de komma → 0,43<br />

3,207 + 1,8 − 1,73 = 3,277; slechts één cijfer achter de komma → 3,3<br />

Diagramm<strong>en</strong><br />

Het is moeilijk om uit e<strong>en</strong> tabel met getall<strong>en</strong> conclusies te trekk<strong>en</strong>. Vaak<br />

kunn<strong>en</strong> we wel zi<strong>en</strong> hoe de sam<strong>en</strong>hang kwalitatief is, maar daar nem<strong>en</strong> we ge<strong>en</strong><br />

g<strong>en</strong>oeg<strong>en</strong> mee. We will<strong>en</strong> meer.<br />

Voorbeeld<br />

Je wilt de sam<strong>en</strong>hang wet<strong>en</strong> tuss<strong>en</strong> de l<strong>en</strong>gte van e<strong>en</strong> groep mann<strong>en</strong> <strong>en</strong> hun<br />

gewicht. In e<strong>en</strong> tabel kun je snel zi<strong>en</strong> hoe de sam<strong>en</strong>hang kwalitatief is. Langere<br />

mann<strong>en</strong> zijn zwaarder dan kleinere. Maar zijn twee keer zo lange mann<strong>en</strong> ook<br />

twee keer zo zwaar Hoe zwaar is iemand die 1,60 m lang is Het is moeilijker<br />

om uit e<strong>en</strong> tabel zulke kwantitatieve conclusies te trekk<strong>en</strong>. Tek<strong>en</strong> je echter de<br />

grafiek, dan heb je meer overzicht <strong>en</strong> kan dat wel. Bov<strong>en</strong>di<strong>en</strong> kun je gemakkelijker<br />

interpoler<strong>en</strong>. Als je van iemand die 1,60 m lang is, het gewicht hebt<br />

bepaald <strong>en</strong> van iemand die 1,80 m lang is, hoeveel weegt dan iemand van<br />

1,70 m Uit e<strong>en</strong> tabel is dat moeilijker te bepal<strong>en</strong> dan uit e<strong>en</strong> diagram.<br />

De meetresultat<strong>en</strong> uit e<strong>en</strong> experim<strong>en</strong>teel onderzoek kunn<strong>en</strong> overzichtelijk<br />

word<strong>en</strong> weergegev<strong>en</strong> in e<strong>en</strong> tabel. Maar word<strong>en</strong> ze verwerkt in e<strong>en</strong> diagram<br />

dan geeft dat in één oogopslag e<strong>en</strong> overzicht van e<strong>en</strong> groot aantal afzonderlijke<br />

meetresultat<strong>en</strong>. Daarom br<strong>en</strong>gt e<strong>en</strong> diagram het verband tuss<strong>en</strong> twee gemet<strong>en</strong><br />

groothed<strong>en</strong> beter in beeld dan e<strong>en</strong> tabel.<br />

414J1.FM<br />

1.11


Onderzoek<strong>en</strong><br />

E<strong>en</strong> voorbeeld is het verband tuss<strong>en</strong> de doorbuiging d <strong>en</strong> de kracht F op het<br />

uiteinde van e<strong>en</strong> staaf.<br />

4<br />

(10 _ 2 m)<br />

3<br />

2<br />

1<br />

0<br />

0 2 4 6 8 10 12 14<br />

Afb. 3. Opstelling doorbuiging van e<strong>en</strong> staaf <strong>en</strong> het bijbehor<strong>en</strong>de diagram.<br />

0 Bij het tek<strong>en</strong><strong>en</strong> van e<strong>en</strong> diagram moet je met e<strong>en</strong> aantal ding<strong>en</strong> rek<strong>en</strong>ing<br />

houd<strong>en</strong>.<br />

- Omdat e<strong>en</strong> diagram de meetresultat<strong>en</strong> zo nauwkeurig mogelijk moet<br />

weergev<strong>en</strong>, tek<strong>en</strong> je e<strong>en</strong> diagram op ruitjes- of millimeterpapier.<br />

- In het diagram moet duidelijk te zi<strong>en</strong> zijn welke groothed<strong>en</strong> teg<strong>en</strong> elkaar<br />

zijn uitgezet. Bij elke as wordt gezet wat de getall<strong>en</strong> voorstell<strong>en</strong>: de grootheid<br />

én de e<strong>en</strong>heid. Het is daarbij gebruikelijk de grootheid die je zelf instelt (de<br />

onafhankelijke grootheid), langs de horizontale as uit te zett<strong>en</strong>. De<br />

grootheid die daardoor verandert (de afhankelijke), zet je langs de verticale<br />

as uit. In diagramm<strong>en</strong> waarin de tijd één van de groothed<strong>en</strong> is, wordt die<br />

daarom meestal horizontaal uitgezet.<br />

- De l<strong>en</strong>gte van de twee ass<strong>en</strong> van het diagram zijn van belang. Hieruit moet<br />

je namelijk e<strong>en</strong> goed beeld krijg<strong>en</strong> van wat het verband is tuss<strong>en</strong> twee groothed<strong>en</strong><br />

die langs de ass<strong>en</strong> zijn uitgezet.<br />

- Het is duidelijker om het meetpunt aan te gev<strong>en</strong> met e<strong>en</strong> bolletje, kruisje of<br />

vierkantje.<br />

- Om zo goed mogelijk bij de meetpunt<strong>en</strong> aan te sluit<strong>en</strong> wordt het verband<br />

tuss<strong>en</strong> de twee groothed<strong>en</strong> aangegev<strong>en</strong> met e<strong>en</strong> rechte of kromme lijn. Het<br />

kan voorkom<strong>en</strong> dat e<strong>en</strong> van de meetpunt<strong>en</strong> ver buit<strong>en</strong> de lijn door de<br />

overige meetpunt<strong>en</strong> ligt (zie afb. 3). Er is dan waarschijnlijk e<strong>en</strong> meet-,<br />

rek<strong>en</strong>- of opschrijffout gemaakt. Van zo’n meetpunt trek je je bij het<br />

tek<strong>en</strong><strong>en</strong> van de rechte of kromme lijn niets aan (of je zou natuurlijk die<br />

meting nog e<strong>en</strong>s over kunn<strong>en</strong> do<strong>en</strong>).<br />

In de volg<strong>en</strong>de diagramm<strong>en</strong> zijn dezelfde meetresultat<strong>en</strong> uitgezet. In de eerste<br />

drie diagramm<strong>en</strong> zie je niet dat de rechte lijn op e<strong>en</strong> bepaald punt overgaat in<br />

e<strong>en</strong> kromme. In het vierde diagram is dat wél duidelijk te zi<strong>en</strong>. Om te<br />

voorkom<strong>en</strong> dat je het overgangspunt niet ziet, moet je de diagramm<strong>en</strong> dus niet<br />

te klein tek<strong>en</strong><strong>en</strong>. Dit kun je do<strong>en</strong> door de schaalverdeling langs de ass<strong>en</strong> zo aan<br />

te pass<strong>en</strong> dat het meetgebied langs beide ass<strong>en</strong> ongeveer ev<strong>en</strong> lang is. Dit<br />

meetgebied wordt bepaald door de kleinste <strong>en</strong> grootste gemet<strong>en</strong> waarde van<br />

e<strong>en</strong> grootheid. Uit afb. 3 kun je aflez<strong>en</strong> dat het meetgebied van de kracht F ligt<br />

tuss<strong>en</strong> 0 <strong>en</strong> 12 N <strong>en</strong> dat het meetgebied van de doorbuiging d ligt tuss<strong>en</strong> 0 <strong>en</strong><br />

3· 10 −2 m.<br />

Verder is het belangrijk om de schaalverdeling langs de ass<strong>en</strong> op e<strong>en</strong> handige<br />

manier neer te zett<strong>en</strong>, door 1 cm langs e<strong>en</strong> as van het diagram te lat<strong>en</strong> overe<strong>en</strong>-<br />

(N)<br />

1.12


Onderzoek<strong>en</strong><br />

kom<strong>en</strong> met bijvoorbeeld één, twee, vijf of e<strong>en</strong> ander ”mooi” aantal e<strong>en</strong>hed<strong>en</strong><br />

van de gemet<strong>en</strong> grootheid. Hierdoor gaat het uitzett<strong>en</strong> van de meetpunt<strong>en</strong> in<br />

het diagram e<strong>en</strong> stuk gemakkelijker. Later is het dan e<strong>en</strong>voudiger om e<strong>en</strong><br />

waarde van de grootheid uit het diagram af te lez<strong>en</strong>.<br />

40<br />

4<br />

(10 _ 2 m)<br />

30<br />

20<br />

(10 _ 2 m)<br />

3<br />

2<br />

10<br />

1<br />

0<br />

0 50 100<br />

(N)<br />

0<br />

0 50 100<br />

(N)<br />

40<br />

4<br />

(10 _ 2 m)<br />

30<br />

20<br />

(10 _ 2 m)<br />

3<br />

2<br />

10<br />

1<br />

0<br />

0<br />

0 5 10 0 5 10<br />

(N)<br />

(N)<br />

Afb. 4. Verschill<strong>en</strong>de keuzes voor de schaalverdeling langs de ass<strong>en</strong>.<br />

Staafdiagram<br />

In afb. 3 zijn beide groothed<strong>en</strong> in e<strong>en</strong> getal uitgedrukt. Maar dit is niet bij elk<br />

onderzoek mogelijk. E<strong>en</strong> goed voorbeeld hiervoor is e<strong>en</strong> onderzoek naar het<br />

verband tuss<strong>en</strong> het soort wegdek <strong>en</strong> de kracht waarmee je tijd<strong>en</strong>s het fiets<strong>en</strong><br />

moet trapp<strong>en</strong>. De groothed<strong>en</strong> van het soort wegdek: asfalt, klinkers, grind <strong>en</strong><br />

mul zand kunn<strong>en</strong> niet in e<strong>en</strong> getal uitgedrukt word<strong>en</strong>. Om deze meetresultat<strong>en</strong><br />

wel overzichtelijke te kunn<strong>en</strong> weergev<strong>en</strong> maak je gebruik van e<strong>en</strong> staafdiagram,<br />

zoals in afb. 5.<br />

200<br />

Trapkracht (N)<br />

150<br />

100<br />

50<br />

0<br />

Asfalt Klinkers Grind Mul zand<br />

Afb. 5. Staafdiagram.<br />

414J1.FM<br />

1.13


Onderzoek<strong>en</strong><br />

Interpoler<strong>en</strong> <strong>en</strong> extrapoler<strong>en</strong><br />

De waard<strong>en</strong> die niet zijn gemet<strong>en</strong>, kun je ook uit e<strong>en</strong> diagram aflez<strong>en</strong>. Dit<br />

noem<strong>en</strong> we interpoler<strong>en</strong>. Omdat het verloop van de rechte of kromme lijn in<br />

het diagram binn<strong>en</strong> het meetgebied goed bek<strong>en</strong>d is, kan interpoler<strong>en</strong> redelijk<br />

nauwkeurig gebeur<strong>en</strong>.<br />

40<br />

(10 _ 2 m)<br />

30<br />

20<br />

10<br />

0<br />

0 5 10<br />

(N)<br />

Afb. 6. Interpoler<strong>en</strong>.<br />

40<br />

40<br />

(10 _ 2 m)<br />

30<br />

20<br />

(m)<br />

rem<br />

30<br />

20<br />

10<br />

10<br />

0<br />

0 5 10<br />

(N)<br />

Afb. 7. Extrapoler<strong>en</strong>.<br />

0<br />

0 10 20 30 40<br />

b(m/s)<br />

Ook buit<strong>en</strong> het meetgebied van e<strong>en</strong> diagram kun je de bij elkaar hor<strong>en</strong>de<br />

waard<strong>en</strong> van de twee groothed<strong>en</strong> aflez<strong>en</strong>. Dit noem<strong>en</strong> we extrapoler<strong>en</strong>. Door de<br />

rechte of kromme lijn in het diagram op e<strong>en</strong> logische manier door te trekk<strong>en</strong>,<br />

kun je de waarde aflez<strong>en</strong>. Het is makkelijker om dit bij e<strong>en</strong> rechte lijn te do<strong>en</strong>,<br />

bij e<strong>en</strong> kromme lijn is dat uiteraard moeilijker. Extrapoler<strong>en</strong> levert altijd min<br />

of meer onnauwkeurige resultat<strong>en</strong> op. Dit komt doordat het verloop van de lijn<br />

in het diagram buit<strong>en</strong> het meetgebied niet met zekerheid bek<strong>en</strong>d is, ook niet als<br />

het om e<strong>en</strong> rechte lijn gaat.<br />

Meetonzekerheid in diagramm<strong>en</strong><br />

De red<strong>en</strong> waarom je bij het weergev<strong>en</strong> van het verband tuss<strong>en</strong> twee groothed<strong>en</strong><br />

in e<strong>en</strong> diagram e<strong>en</strong> rechte of kromme lijn tek<strong>en</strong>t, die zo goed mogelijk bij de<br />

punt<strong>en</strong> aansluit, is de meetonzekerheid. Deze lijn hoeft niet door alle<br />

meetpunt<strong>en</strong> te lop<strong>en</strong>. E<strong>en</strong> meetpunt kan namelijk in werkelijkheid iets hoger<br />

of lager, of iets meer naar links of naar rechts hor<strong>en</strong> te ligg<strong>en</strong>. Je hebt dus niet<br />

te mak<strong>en</strong> met e<strong>en</strong> meetpunt, maar met e<strong>en</strong> klein meetgebied waarin het<br />

meetpunt zo ongeveer zal ligg<strong>en</strong>. In afb. 8 is dit weergegev<strong>en</strong>. Zoals je ziet, loopt<br />

de lijn niet door alle meetpunt<strong>en</strong>, maar wél door de hokjes die rond de<br />

meetpunt<strong>en</strong> de meetonzekerheid aangev<strong>en</strong>.<br />

1.14


Onderzoek<strong>en</strong><br />

4<br />

(10 _ 2 m)<br />

3<br />

2<br />

1<br />

Afb. 8. De meetonzekerheid is met hokjes rond de meetpunt<strong>en</strong> aangegev<strong>en</strong>.<br />

Verband<strong>en</strong><br />

0<br />

0 2 4 6 8 10 12 14<br />

E<strong>en</strong> experim<strong>en</strong>teel onderzoek levert meetresultat<strong>en</strong> op. De meetresultat<strong>en</strong><br />

word<strong>en</strong> meestal weergegev<strong>en</strong> in e<strong>en</strong> diagram. In afb. 9 zijn vier voorbeeld<strong>en</strong><br />

van zo’n diagram weergegev<strong>en</strong>.<br />

Het verband tuss<strong>en</strong> de twee groothed<strong>en</strong> is in elk van die vier diagramm<strong>en</strong><br />

duidelijk verschill<strong>en</strong>d. Elk van die verband<strong>en</strong> heeft dan ook e<strong>en</strong> eig<strong>en</strong> naam.<br />

Afbeelding 9a is e<strong>en</strong> voorbeeld van e<strong>en</strong> recht ev<strong>en</strong>redig verband, 9b is e<strong>en</strong><br />

voorbeeld van e<strong>en</strong> omgekeerd ev<strong>en</strong>redig verband, 9c is e<strong>en</strong> voorbeeld van e<strong>en</strong><br />

kwadratisch ev<strong>en</strong>redig verband <strong>en</strong> 9d is e<strong>en</strong> voorbeeld van e<strong>en</strong> omgekeerd<br />

kwadratisch ev<strong>en</strong>redig verband.<br />

(N)<br />

(kg)<br />

(Pa)<br />

a<br />

0 0<br />

(m3)<br />

b<br />

0 0<br />

(m 3 )<br />

(m)<br />

(W/m2)<br />

l<br />

c<br />

0 0<br />

b<br />

(m/s)<br />

d<br />

0 0<br />

(m)<br />

Afb. 9. Vier verschill<strong>en</strong>de diagramm<strong>en</strong>.<br />

414J1.FM<br />

1.15


Onderzoek<strong>en</strong><br />

Het verband tuss<strong>en</strong> twee gemet<strong>en</strong> groothed<strong>en</strong> wordt meestal niet alle<strong>en</strong><br />

weergegev<strong>en</strong> in e<strong>en</strong> diagram, maar ook in e<strong>en</strong> formule. Die formule is meestal<br />

af te leid<strong>en</strong> uit het diagram, <strong>en</strong> heeft voor de verschill<strong>en</strong>de verband<strong>en</strong> e<strong>en</strong><br />

bepaalde vorm.<br />

Recht ev<strong>en</strong>redig<br />

Ev<strong>en</strong>redige verband<strong>en</strong><br />

Twee groothed<strong>en</strong> x <strong>en</strong> y zijn recht ev<strong>en</strong>redig als ze aan de volg<strong>en</strong>de regel<br />

voldo<strong>en</strong>.<br />

Als de <strong>en</strong>e grootheid tweemaal, driemaal <strong>en</strong>zovoort, zo groot wordt, is de<br />

andere grootheid ook respectievelijk tweemaal, driemaal <strong>en</strong>zovoort, zo groot<br />

geword<strong>en</strong>.<br />

q n Als de <strong>en</strong>e grootheid n-maal zo groot wordt, wordt de andere grootheid ook n-<br />

maal zo groot.<br />

De notatie is: x ~ y.<br />

Dit ziet er in e<strong>en</strong> diagram uit als e<strong>en</strong> stijg<strong>en</strong>de rechte lijn door de oorsprong van<br />

het diagram, zie afb. 9a.<br />

E<strong>en</strong> k<strong>en</strong>merk hiervan is te vind<strong>en</strong> door de bij elkaar hor<strong>en</strong>de waard<strong>en</strong> van y <strong>en</strong><br />

x op elkaar te del<strong>en</strong>. Rek<strong>en</strong>ing houd<strong>en</strong>d met de meetonzekerheid levert dit<br />

steeds hetzelfde getal op: e<strong>en</strong> constante c. Dat levert de formule op voor e<strong>en</strong><br />

recht ev<strong>en</strong>redig verband tuss<strong>en</strong> de twee groothed<strong>en</strong>:<br />

--<br />

y<br />

= c → y = c · x<br />

x<br />

Het is e<strong>en</strong>voudig om e<strong>en</strong> recht ev<strong>en</strong>redig verband in e<strong>en</strong> diagram te herk<strong>en</strong><strong>en</strong>.<br />

E<strong>en</strong> recht ev<strong>en</strong>redig verband ziet er in e<strong>en</strong> diagram uit als e<strong>en</strong> rechte lijn door<br />

de oorsprong. Zo’n rechte lijn is nauwkeurig te tek<strong>en</strong><strong>en</strong>.<br />

Uit de helling van de lijn is de waarde van de ev<strong>en</strong>redigheidsconstante c te<br />

bepal<strong>en</strong>: c = --<br />

y<br />

.<br />

x<br />

Omgekeerd ev<strong>en</strong>redig<br />

Als de twee groothed<strong>en</strong> x <strong>en</strong> y aan de volg<strong>en</strong>de regel voldo<strong>en</strong>, zijn ze omgekeerd<br />

ev<strong>en</strong>redig.<br />

Als de <strong>en</strong>e grootheid tweemaal, driemaal <strong>en</strong>zovoort, zo groot wordt, is de<br />

andere grootheid juist tweemaal, driemaal <strong>en</strong>zovoort, zo klein geword<strong>en</strong>.<br />

w<br />

n Als de <strong>en</strong>e grootheid n-maal zo groot wordt, wordt de andere grootheid n-maal<br />

zo klein.<br />

De notatie is: x ~<br />

1<br />

-- .<br />

y<br />

Dit ziet er in e<strong>en</strong> diagram uit als e<strong>en</strong> dal<strong>en</strong>de kromme lijn, zie afb. 9b.<br />

E<strong>en</strong> k<strong>en</strong>merk hiervan is te vind<strong>en</strong> door de bij elkaar hor<strong>en</strong>de waard<strong>en</strong> van y <strong>en</strong><br />

x met elkaar te verm<strong>en</strong>igvuldig<strong>en</strong>. Rek<strong>en</strong>ing houd<strong>en</strong>d met de meetonzekerheid<br />

levert dit steeds hetzelfde getal op: e<strong>en</strong> constante c.<br />

Dat levert de formule op voor e<strong>en</strong> omgekeerd ev<strong>en</strong>redig verband tuss<strong>en</strong> de<br />

twee groothed<strong>en</strong>:<br />

y · x = c → y = --<br />

c<br />

x<br />

1.16


Onderzoek<strong>en</strong><br />

Het kan lastig zijn om e<strong>en</strong> omgekeerd ev<strong>en</strong>redig verband in e<strong>en</strong> diagram te<br />

herk<strong>en</strong>n<strong>en</strong>. E<strong>en</strong> omgekeerd ev<strong>en</strong>redig verband ziet er in e<strong>en</strong> diagram uit als e<strong>en</strong><br />

dal<strong>en</strong>de kromme lijn, maar dat houdt dus niet in dat elke dal<strong>en</strong>de kromme lijn<br />

e<strong>en</strong> omgekeerd ev<strong>en</strong>redig verband weergeeft. Het diagram levert niet meer dan<br />

de veronderstelling dat het verband wele<strong>en</strong>s omgekeerd ev<strong>en</strong>redig zou kunn<strong>en</strong><br />

zijn. Dit moet word<strong>en</strong> gecontroleerd. Je doet dit door na te gaan of het product<br />

van bij elkaar hor<strong>en</strong>de groothed<strong>en</strong> inderdaad steeds e<strong>en</strong> constante oplevert.<br />

Opmerking<br />

Wordt het diagram getek<strong>en</strong>d, waarin y uitgezet wordt teg<strong>en</strong><br />

1<br />

-- , dan is de grafiek<br />

x<br />

e<strong>en</strong> rechte lijn, want y = c ⋅<br />

1<br />

-- .<br />

x<br />

Kwadratisch ev<strong>en</strong>redig<br />

Kwadratische verband<strong>en</strong><br />

De twee groothed<strong>en</strong> x <strong>en</strong> y zijn kwadratisch ev<strong>en</strong>redig (of: ev<strong>en</strong>redig met het<br />

kwadraat) als ze aan de volg<strong>en</strong>de regel voldo<strong>en</strong>.<br />

Als de <strong>en</strong>e grootheid tweemaal, driemaal <strong>en</strong>zovoort, zo groot wordt, wordt de<br />

andere grootheid 2 2 -maal (dus viermaal), 3 2 -maal (dus neg<strong>en</strong>maal) <strong>en</strong>zovoort,<br />

zo groot.<br />

e<br />

n Als de <strong>en</strong>e grootheid n-maal zo groot wordt, wordt de andere grootheid n 2 -maal<br />

zo groot.<br />

De notatie is: y ~ x 2 .<br />

Dit ziet er in e<strong>en</strong> diagram uit als e<strong>en</strong> stijg<strong>en</strong>de kromme (e<strong>en</strong> halve parabool),<br />

zoals in afb. 9c.<br />

E<strong>en</strong> k<strong>en</strong>merk hiervan is te vind<strong>en</strong> door de bij elkaar hor<strong>en</strong>de waard<strong>en</strong> van<br />

y<strong>en</strong>x 2 op elkaar te del<strong>en</strong>. Rek<strong>en</strong>ing houd<strong>en</strong>d met de meetonzekerheid levert<br />

dit steeds hetzelfde getal op: e<strong>en</strong> constante c. Dat levert de formule op voor e<strong>en</strong><br />

kwadratisch ev<strong>en</strong>redig verband tuss<strong>en</strong> de twee groothed<strong>en</strong>:<br />

---<br />

y<br />

= c → y = c ⋅ x 2<br />

x 2<br />

Het is lastig om e<strong>en</strong> kwadratisch ev<strong>en</strong>redig verband in e<strong>en</strong> diagram te<br />

herk<strong>en</strong>n<strong>en</strong>. E<strong>en</strong> kwadratisch ev<strong>en</strong>redig verband ziet er in e<strong>en</strong> diagram uit als<br />

e<strong>en</strong> steeds steilere stijg<strong>en</strong>de kromme lijn, maar dat betek<strong>en</strong>t niet dat elke steeds<br />

steilere stijg<strong>en</strong>de kromme lijn dus e<strong>en</strong> kwadratisch ev<strong>en</strong>redig verband<br />

weergeeft. Net als bij e<strong>en</strong> omgekeerd ev<strong>en</strong>redig verband levert het diagram niet<br />

meer dan de veronderstelling op dat het verband wele<strong>en</strong>s kwadratisch<br />

ev<strong>en</strong>redig zou kunn<strong>en</strong> zijn. Die veronderstelling moet word<strong>en</strong> gecontroleerd<br />

door na te gaan of de meetresultat<strong>en</strong> aan de formule y = c ⋅ x 2 voldo<strong>en</strong>.<br />

Als in e<strong>en</strong> diagram y teg<strong>en</strong> x 2 wordt uitgezet moet de grafiek e<strong>en</strong> rechte lijn door<br />

de oorsprong zijn.<br />

Omgekeerd kwadratisch<br />

ev<strong>en</strong>redig<br />

De twee groothed<strong>en</strong> x <strong>en</strong> y zijn omgekeerd kwadratisch ev<strong>en</strong>redig als ze aan de<br />

volg<strong>en</strong>de regel voldo<strong>en</strong>.<br />

Als de <strong>en</strong>e grootheid tweemaal, driemaal <strong>en</strong>zovoort, zo groot wordt, wordt de<br />

andere grootheid juist 2 2 -maal (dus viermaal), 3 2 -maal (dus neg<strong>en</strong>maal)<br />

<strong>en</strong>zovoort, zo klein.<br />

414J1.FM<br />

1.17


Onderzoek<strong>en</strong><br />

r<br />

n Als de <strong>en</strong>e grootheid n-maal zo groot wordt, wordt de andere grootheid n 2 -maal<br />

zo klein.<br />

De notatie is: y ~ ---<br />

1<br />

.<br />

x 2<br />

Dit zier er in e<strong>en</strong> diagram uit als e<strong>en</strong> steeds minder steile dal<strong>en</strong>de kromme lijn,<br />

zie afb. 9d.<br />

E<strong>en</strong> k<strong>en</strong>merk hiervan is te vind<strong>en</strong> door de bij elkaar hor<strong>en</strong>de waard<strong>en</strong> van y <strong>en</strong><br />

x 2 met elkaar te verm<strong>en</strong>igvuldig<strong>en</strong>. Rek<strong>en</strong>ing houd<strong>en</strong>d met de meetonzekerheid<br />

levert dit steeds hetzelfde getal op: e<strong>en</strong> constante c. Dat levert de<br />

formule op voor e<strong>en</strong> omgekeerd kwadratisch ev<strong>en</strong>redig verband tuss<strong>en</strong> de twee<br />

groothed<strong>en</strong>:<br />

y ⋅ x 2 = c → y = ---<br />

c<br />

x 2<br />

Ook hier levert e<strong>en</strong> diagram niet meer op dan de veronderstelling van e<strong>en</strong><br />

omgekeerd ev<strong>en</strong>redig kwadratisch verband tuss<strong>en</strong> de twee groothed<strong>en</strong>. E<strong>en</strong><br />

veronderstelling die moet word<strong>en</strong> gecontroleerd door na te gaan of bijbehor<strong>en</strong>de<br />

waard<strong>en</strong> van y <strong>en</strong> x steeds voldo<strong>en</strong> aan de formule y ⋅ x 2 = c.<br />

De grafiek waarbij y is uitgezet teg<strong>en</strong> ---<br />

1<br />

is e<strong>en</strong> rechte lijn.<br />

x 2<br />

Om te onthoud<strong>en</strong> voor het tek<strong>en</strong><strong>en</strong> van diagramm<strong>en</strong><br />

Als je e<strong>en</strong> diagram moet tek<strong>en</strong><strong>en</strong>, moet je het volg<strong>en</strong>de do<strong>en</strong>:<br />

1. Tek<strong>en</strong> e<strong>en</strong> rechthoekig ass<strong>en</strong>stelsel; maak de ass<strong>en</strong> ongeveer ev<strong>en</strong> lang.<br />

2. Kies welke grootheid horizontaal <strong>en</strong> welke verticaal komt: de onafhankelijke<br />

variabele komt horizontaal. De andere verticaal.<br />

3. Maak e<strong>en</strong> correcte schaalverdeling op de ass<strong>en</strong>.<br />

4. Tek<strong>en</strong> de punt<strong>en</strong> in.<br />

5. Tek<strong>en</strong> de juiste lijn, die het verband aangeeft tuss<strong>en</strong> de punt<strong>en</strong>.<br />

Oef<strong>en</strong>opgave 1<br />

a. Bepaal de schaalverdeling van e<strong>en</strong> gewone liniaal (dus hoever staan de<br />

streepjes van elkaar af).<br />

b. Meet de breedte van e<strong>en</strong> diskette.<br />

Oef<strong>en</strong>opgave 2<br />

De dim<strong>en</strong>sie van <strong>en</strong>ergie (E) is: -----------<br />

m⋅<br />

l 2<br />

.<br />

Wat volgt hieruit voor de e<strong>en</strong>heid van <strong>en</strong>ergie in het SI-stelsel, uitgedrukt in de<br />

gronde<strong>en</strong>hed<strong>en</strong><br />

Oef<strong>en</strong>opgave 3<br />

De dichtheid (ρ) van e<strong>en</strong> stof wordt gegev<strong>en</strong> door de formule:<br />

t 2<br />

dichtheid = massa/volume (ρ =<br />

m<br />

--- ).<br />

v<br />

Wat volgt hieruit voor de dim<strong>en</strong>sie van dichtheid <strong>en</strong> wat voor de e<strong>en</strong>heid<br />

1.18


Onderzoek<strong>en</strong><br />

Oef<strong>en</strong>opgave 4<br />

Het getal 0,067 heeft als wet<strong>en</strong>schappelijke notatie 6,7 ⋅ 10 –2 .<br />

Schrijf de volg<strong>en</strong>de getall<strong>en</strong> in wet<strong>en</strong>schappelijke notatie:<br />

a. 217<br />

b. 5.003<br />

c. 0,0019<br />

d. 120 ⋅ 10 4<br />

e. 0,03 ⋅10 –2 .<br />

Oef<strong>en</strong>opgave 5<br />

Berek<strong>en</strong> <strong>en</strong> schrijf het antwoord in wet<strong>en</strong>schappelijke notatie.<br />

a. 6,13 ⋅ 10 2 ⋅ 5,12 ⋅ 10 4<br />

b. 7,5 ⋅ 10 –4 ⋅ 15 ⋅ 10 3<br />

c.<br />

7,03<br />

---------------------<br />

⋅ 10 6<br />

5,01 ⋅ 10 4<br />

d. ----------------------------<br />

12 ⋅ 5,1 ⋅ 10 5<br />

.<br />

17 ⋅ 10 – 12<br />

Oef<strong>en</strong>opgave 6<br />

Schrijf met voorvoegsel:<br />

a. 3,4 ⋅ 10 –6 kg<br />

b. 5 ⋅ 10 12 m<br />

c. 5,3 ⋅ 10 4 s<br />

d. 7,1 ⋅ 10 –4 m.<br />

Oef<strong>en</strong>opgave 7<br />

Hier volg<strong>en</strong> zes getall<strong>en</strong>. Geef voor elk van die getall<strong>en</strong> het aantal significante<br />

cijfers.<br />

a. 0,012<br />

b. 1,200<br />

c. 1,2 ⋅ 10 –3<br />

d. 120<br />

e. π<br />

f. 1,20⋅10 6 .<br />

Oef<strong>en</strong>opgave 8<br />

Rond de volg<strong>en</strong>de waard<strong>en</strong> af op twee significante cijfers:<br />

a. l = 7,934 m<br />

b. A = 3,95 m 2<br />

c. r = 1.430 kg/m 3<br />

d. V = 327 m 3<br />

e. I = 100 A.<br />

Oef<strong>en</strong>opgave 9<br />

Iemand meet de l<strong>en</strong>gte <strong>en</strong> de breedte van e<strong>en</strong> rechthoekige metal<strong>en</strong> plaat.<br />

Hij vindt: l<strong>en</strong>gte = 67 ± 1 cm; breedte 34 ± 1 cm.<br />

a. Berek<strong>en</strong> de maximale waarde van de oppervlakte.<br />

b. Berek<strong>en</strong> de minimale waarde van de oppervlakte.<br />

c. Geef de oppervlakte van de plaat in het juiste aantal significante cijfers.<br />

414J1.FM<br />

1.19


Onderzoek<strong>en</strong><br />

Oef<strong>en</strong>opgave 10<br />

De dichtheid ρ van e<strong>en</strong> materiaal is te bepal<strong>en</strong> door meting van de massa m <strong>en</strong><br />

het volume V van verschill<strong>en</strong>de voorwerp<strong>en</strong> die van dat materiaal zijn gemaakt.<br />

Hier staan de meetresultat<strong>en</strong>.<br />

m (g) V (cm 3 )<br />

16,1 2,1<br />

48,3 5,9<br />

31,8 3,8<br />

64,4 8,3<br />

88,5 10,8<br />

a. Leg uit welke grootheid (massa of volume) de onafhankelijke grootheid is.<br />

b. Tek<strong>en</strong> in e<strong>en</strong> diagram het verband tuss<strong>en</strong> de groothed<strong>en</strong> m <strong>en</strong> V.<br />

c. Berek<strong>en</strong> de (gemiddelde) dichtheid ρ van het gebruikte materiaal.<br />

Parate-k<strong>en</strong>nisvrag<strong>en</strong><br />

1 Wat wordt bedoeld met e<strong>en</strong> grootheid<br />

2 Wat zijn de zev<strong>en</strong> basisgroothed<strong>en</strong> <strong>en</strong> de bijbehor<strong>en</strong>de gronde<strong>en</strong>hed<strong>en</strong><br />

4 Wat zijn afgeleide groothed<strong>en</strong> <strong>en</strong> hun e<strong>en</strong>hed<strong>en</strong><br />

5 Wat wordt bedoeld met de dim<strong>en</strong>sie van e<strong>en</strong> grootheid<br />

3 Wat zijn macht<strong>en</strong> van ti<strong>en</strong><br />

6 Waardoor wordt de meetonzekerheid bij met<strong>en</strong> veroorzaakt<br />

7 Wat wordt bedoeld met significante cijfers<br />

8 Hoe bepaal je het aantal significante cijfers<br />

9 Hoe luid<strong>en</strong> de vuistregels bij het afrond<strong>en</strong><br />

0 Waarmee moet je rek<strong>en</strong>ing houd<strong>en</strong> bij het tek<strong>en</strong><strong>en</strong> van e<strong>en</strong> diagram<br />

q<br />

w<br />

e<br />

r<br />

Wat betek<strong>en</strong>t rechtev<strong>en</strong>redig<br />

Wat betek<strong>en</strong>t omgekeerd ev<strong>en</strong>redig<br />

Wat betek<strong>en</strong>t kwadratisch ev<strong>en</strong>redig<br />

Wat betek<strong>en</strong>t omgekeerd kwadratisch ev<strong>en</strong>redig<br />

1.20


Onderzoek<strong>en</strong><br />

Uitwerking van de oef<strong>en</strong>opgav<strong>en</strong><br />

Oef<strong>en</strong>opgave 1<br />

a. De schaalverdeling van e<strong>en</strong> gewone liniaal is 1 mm ofwel 0,1 cm. Elke mm<br />

staat voor e<strong>en</strong> streepje.<br />

b. De breedte van e<strong>en</strong> diskette is 8,95 cm. Omdat de schaal 0,1 cm is, moet je<br />

schatt<strong>en</strong> op ----<br />

1<br />

van de schaal, dus op 0,01 cm. Dus je geeft twee decimal<strong>en</strong><br />

10<br />

op.<br />

Oef<strong>en</strong>opgave 2<br />

De e<strong>en</strong>heid van massa (m) is de kilogram (kg); de e<strong>en</strong>heid van l<strong>en</strong>gte (l) is de<br />

meter (m); de e<strong>en</strong>heid van tijd (t) is de seconde (s). Invull<strong>en</strong> in het gegev<strong>en</strong><br />

quotiënt levert voor de e<strong>en</strong>heid van <strong>en</strong>ergie (E): kg ⋅ m 2 /s 2<br />

Opmerking<br />

Gewoonlijk noemt m<strong>en</strong> de e<strong>en</strong>heid van <strong>en</strong>ergie de joule (J).<br />

Dus: 1 J = 1 kg ⋅ m 2 /s 2 .<br />

Oef<strong>en</strong>opgave 3<br />

De dim<strong>en</strong>sie van massa is m; de dim<strong>en</strong>sie van volume is l 3 .<br />

Dim<strong>en</strong>sie van dichtheid is dan m/l 3 .<br />

De e<strong>en</strong>heid van dichtheid = kg/m 3 .<br />

Oef<strong>en</strong>opgave 4<br />

a. 217 = 2,17 ⋅ 10 2<br />

b. 5.003 = 5,003 ⋅ 10 3<br />

c. 0,0019 = 1,9 ⋅ 10 –3<br />

d. 120 ⋅ 10 4 = 1,20 ⋅ 10 6<br />

e. 0,03 ⋅ 10 –2 = 3 ⋅ 10 −4 .<br />

Oef<strong>en</strong>opgave 5<br />

a. 3,1386 · 10 7 ; lett<strong>en</strong>d op de significante cijfers 3,14 ⋅ 10 7<br />

b. 1,125 ⋅ 10 1 ; lett<strong>en</strong>d op de significante cijfers 1,1 ⋅ 10 1<br />

c. 1,4032 ⋅ 10 2 ; lett<strong>en</strong>d op de significante cijfers 1,40 ⋅ 10 2<br />

d. 3,6 ⋅ 10 17 ; lett<strong>en</strong>d op de significante cijfers 3,6 ⋅ 10 17 .<br />

Oef<strong>en</strong>opgave 6<br />

a. 3,4 μkg<br />

b. 5 Tm<br />

c. 5,3 ⋅ 10 1 ⋅ 10 3 s = 5,3 ⋅ 10 1 ks<br />

d. 7,1 ⋅ 10 –4 m = 7,1 ⋅ 10 –1 mm.<br />

Oef<strong>en</strong>opgave 7<br />

a. 2<br />

b. 4<br />

c. 2<br />

d. 3<br />

e. Ü<br />

f. 3.<br />

414J1.FM<br />

1.21


Onderzoek<strong>en</strong><br />

Oef<strong>en</strong>opgave 8<br />

a. l = 7,9 m<br />

b. A = 4,0 m 2<br />

c. ρ = 1,4 ⋅ 10 3 kg/m 3 (niet: 1.400 kg/m 3 want dat zijn nog vier significante<br />

cijfers).<br />

d. V = 3,3 ⋅ 10 2 m 3<br />

e. I = 1,0 ⋅ 10 2 A (niet: 1 ⋅ 10 2 A, want dat is slechts één significant cijfer).<br />

Oef<strong>en</strong>opgave 9<br />

a. De maximale waarde = 68 × 35 = 2.380 cm 2 = 2,4 ⋅ 10 3 cm 2 .<br />

b. De minimale waarde = 66 × 33 = 2.178 cm 2 = 2,2 ⋅ 10 3 cm 2 .<br />

c. De oppervlakte = 2,3 ⋅ 10 3 cm 2 .<br />

Oef<strong>en</strong>opgave 10<br />

a. De dichtheid is e<strong>en</strong> stofeig<strong>en</strong>schap, het volume stel je in: V is de onafhankelijke<br />

grootheid.<br />

b.<br />

(cm 3 )<br />

10<br />

5<br />

0<br />

0 50 100<br />

(q)<br />

Afb. 10. m,V-diagram<br />

c. Aflez<strong>en</strong>: bij 10 cm 3 : 80 g (of 79), ρ = 8,0 g/cm 3 .<br />

1.22

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!