Basisvaardigheden - Eenheden afleiden

Basisvaardigheden

Eenheden afleiden
1 / 42
next
Slide 1: Slide
NatuurkundeMiddelbare schoolhavo, vwoLeerjaar 4

This lesson contains 42 slides, with text slides.

time-iconLesson duration is: 45 min

Items in this lesson

Basisvaardigheden

Eenheden afleiden

Slide 1 - Slide

Hoofdstuk Basisvaardigheden
Basisvaardigheden - Eenheden afleiden

Basisvaardigheden - Grootheden & eenheden
Basisvaardigheden - Wetenschappelijke notatie & voorvoegsels
Basisvaardigheden - Significante cijfers
Basisvaardigheden - Volume, massa & dichtheid
Basisvaardigheden - Formules omschrijven


Basisvaardigheden - Grafieken

Slide 2 - Slide

Bepalen van eenheden



ρ=Vm

Slide 3 - Slide

Bepalen van eenheden



ρ=Vm

Slide 4 - Slide

Bepalen van eenheden



ρ=Vm
[m]=kg

Slide 5 - Slide

Bepalen van eenheden



ρ=Vm
[m]=kg

Slide 6 - Slide

Bepalen van eenheden



ρ=Vm
[m]=kg

Slide 7 - Slide

Bepalen van eenheden



ρ=Vm
[m]=kg
[V]=m3
[ρ]=[V][m]

Slide 8 - Slide

Bepalen van eenheden



ρ=Vm
[m]=kg
[V]=m3
[ρ]=[V][m]=m3kg

Slide 9 - Slide

Bepalen van eenheden



ρ=Vm
[m]=kg
[V]=m3
[ρ]=[V][m]=m3kg=kg/m3=kgm3

Slide 10 - Slide

Wiskundige definities



Slide 11 - Slide

Wiskundige definities



CAB=ACB

Slide 12 - Slide

Wiskundige definities



CAB=ACB   CA1=AC1

Slide 13 - Slide

Wiskundige definities



CAB=ACB   CA1=AC1   CAB=ABC1

Slide 14 - Slide

Wiskundige definities



CAB=ACB   CA1=AC1   CAB=ABC1   CBA=CBA1=BAC1

Slide 15 - Slide

Wiskundige definities



CAB=ACB   CA1=AC1   CAB=ABC1   CBA=CBA1=BAC1
BB2=BBB=BBB=B

Slide 16 - Slide

Wiskundige definities



CAB=ACB   CA1=AC1   CAB=ABC1   CBA=CBA1=BAC1
BA1=AB
BB2=BBB=BBB=B

Slide 17 - Slide

Wiskundige definities



CAB=ACB
BA1=AB
A2A=A1
BB2=B
CBA=BCA
A1=A1
B=B1
AxAy=Axy

Slide 18 - Slide

Wiskundige definities



A2A=A1
BB2=B
A1=A1
B=B1
AxAy=Ax+y
voorbeeld:m/s=m1/s1=m1s1=ms1

Slide 19 - Slide

Wiskundige definities



CAB=ACB   CA1=AC1   CAB=ABC1   CBA=CBA1=BAC1
BA1=AB
A2A=AAA=AAA1=AAA1=1A1=A1
BB2=BBB=BBB=B

Slide 20 - Slide

a=tv
[v]=m/s=ms1
[t]=s
[a]=[t][v]=sms1=ms1s1
[a]= ?
[      ]

Slide 21 - Slide

a=tv
[v]=m/s=ms1
[t]=s
[a]=[t][v]=sms1=ms1s1
[a]= ?
[      ]
A1=A1

Slide 22 - Slide

a=tv
[v]=m/s=ms1
[t]=s
[a]=[t][v]=sms1=ms1s1
[a]= ?
=ms1s1=ms11=ms2
[      ]
A1=A1
AxAy=Axy

Slide 23 - Slide

a=tv
[v]=m/s=ms1
[t]=s
[a]=[t][v]=sms1=ms1s1
[a]= ?
=ms1s1=ms11=ms2
[      ]
A1=A1
AxAy=Axy

Slide 24 - Slide

F=ma
[m]=kg
[a]=m/s2=s2m
[a]= ?

Slide 25 - Slide

F=ma
[m]=kg
[a]=m/s2=s2m
[F]=[m][a]=kgms2=N
[a]= ?

Slide 26 - Slide

a=tv
[v]=m/s=ms1
[t]=s
[a]= ?

Slide 27 - Slide

F=21kv2
Toon aan dat [k]=kg/m=kgm1
[v]=sm=m/s=ms1
[F]=N
F=21kv2k=v22F

Slide 28 - Slide

F=21kv2
Toon aan dat [k]=kg/m=kgm1
[v]=sm=m/s=ms1
[F]=N
F=21kv2k=v22F
[k]=[v]2[2][F]=(sm)21N=s2m2N=Ns2m21=Nm2s2
=kgs2mm2s2=s2m2kgms2=mkg=kg/m=kgm1

Slide 29 - Slide

Eenheidsafleiding
Om systematisch met eenheden te werken is een wiskundige notatie bedacht. Neem bijvoorbeeld de zin, "de eenheid van de massa is kilogram". Dit kunnen we wiskundig opschrijven als:


De vierkante haakjes, de spekhaken, betekenen dus "de eenheid van". Overigens bestaat de term "spekhaken" echt:






Overigens is de eenheid van een getal, zoals 2 en π, gewoon 1:
We kunnen deze schrijfwijze gebruiken om eenheden van onbekende grootheden te achterhalen. We noemen dit ook wel een eenheidsbeschouwing of eenheidsafleiding. Stel bijvoorbeeld dat we de eenheid van de dichtheid willen weten, met de formule;

dan schrijven we voor de eenheidsbeschouwing:



In de wetenschappelijke notatie schrijven we dat als:


Deze notatie gaan we steeds vaker gebruiken. Beide manieren mag je door elkaar gebruiken, en beide manieren worden geaccepteerd op het examen!


Tekst van wikipediapagina over "Haakje"
[m]=kg
[ρ]=[V][m]=m3kg=kg/m3
[ρ]=kgm3
ρ=Vm
[π]=1
[2]=1

Slide 30 - Slide

Wiskundige definities
Voordat we nog een aantal andere voorbeelden gaan bekijken, moeten we eerst naar paar wiskundige definities kijken en die begrijpen:







BA=AB1
BB2=B
A2A=A1

Slide 31 - Slide

Wiskundige definities
Voordat we nog een aantal andere voorbeelden gaan bekijken, moeten we eerst een paar wiskundige definities doornemen:






Met kwadraten hebben we:





Deze formules krijg je ook op het SO gegeven!






Extra: dit hoef je niet perse te weten, maar is een andere manier, in wetenschappelijke notatie (hoef je niet te leren):






Het maakt niet uit of er een getal of eenheid op de plek van A of B staat!




BA=AB1
BB2=BBB=BBB=B1=B
A2A=AAA=AAA1=AAA1=1A1=A1
A2A=AA21=AA2=A1A2=A12=A1=A1
BB2=B2B1=B2B1=B21=B1=B
CBA=CBA1=BAC1=BCA
BA1=AB

Slide 32 - Slide

Wiskundige definities
Voordat we nog een aantal andere voorbeelden gaan bekijken, moeten we eerst een paar wiskundige definities doornemen:







Met kwadraten hebben we:






Extra: dit hoef je niet perse te weten, maar is een andere manier, in wetenschappelijke notatie:






Het maakt niet uit of er een getal of eenheid op de plek van A of B staat!




BA=AB1
BB2=BBB=B
A2A=AAA=AAA1=AAA1=1A1=A1
A2A=AA21=AA2=A1A2=A12=A1=A1
BB2=B2B1=B2B1=B21=B1=B
CBA=CBA1=BAC1
CDAB1=ABCD

Slide 33 - Slide

Meer voorbeelden
Laten we nog een paar voorbeelden bespreken. Hieronder zien we de formule voor de gemiddelde versnelling (agem). De versnelling is te berekenen door de toename van de snelheid () te delen door de tijdsduur (t ):



Stel we willen de eenheid van de versnelling weten, dan doen we:



En in wetenschappelijke notatie:


De formule voor de kracht () wordt gegeven door:



Om de eenheid van kracht te berekenen doen we:



De eenheid van de kracht is in SI-grondeenheden dus gelijk aan kg·m·s-2. Over het algemeen wordt deze eenheid afgekort tot de eenheid newton (N), zie ook BINAS T4.


agem=tv
F=ma
[F]=[m][a]=kgm/s2=kgms2
[agem]=s2m=m/s2=ms2
[agem]=[t][v]=sm/s=ssm=sms1=ssm1=s2m=m/s2

Slide 34 - Slide

Nog een voorbeeld
Nog een laatste voorbeeld. Hieronder zien we de formule voor de luchtwrijvingskracht:



Stel we willen de eenheid van de grootheid k weten, dan schrijven we eerst de formule om in de vorm van k = :






Een manier is om alles in de standaard notatie te noteren en uit te schrijven en te vereenvoudigen:
Fw,lucht=21kv2
k=v22Fw,lucht
[k]=[v]2[2][Fw,lucht]=(m/s)21kgm/s2=m2/s2kgm/s2
m2s2kgs2m=m2s2kgs2m=m2kgm=mkg=mkg=kgm1
/

/

Slide 35 - Slide

Nog een voorbeeld
Nog een laatste voorbeeld. Hieronder zien we de formule voor de luchtwrijvingskracht:



Stel we willen de eenheid van de grootheid k weten, dan schrijven we eerst de formule om in de vorm van k = :



Een manier is om alles in de standaard notatie te noteren en uit te schrijven en te vereenvoudigen:





Extra: een andere manier is om in de wetenschappelijke notatie te noteren en te vereenvoudigen (hoef je niet te leren):






Fw,lucht=21kv2
[k]=[v]2[2][Fw,lucht]=(ms1)21kgms2=m2s2kgms2
k=v22Fw,lucht
m2s2kgms2=mkg=kg/m=kgm1
[k]=[v]2[2][Fw,lucht]=(m/s)21kgm/s2=m2/s2kgm/s2
m2/s2kgm/s2=m2kgm=mkg=kg/m=kgm1

Slide 36 - Slide

Opgaven
Opgave 1
De snelheid kunnen we berekenen met de formule:


Laat met deze formule zien dat de SI-eenheid van de gemiddelde snelheid meter per seconde is. Gebruik hiervoor de notatie uit de paragraaf. 

Opgave 2
De zwaartekracht kan worden berekend met de formule:


Vind de eenheid van de constante g. Laat zien dat deze eenheid zowel in N/kg als in m/s2 kan worden geschreven.







Opgave 3
De middelpuntzoekende kracht werkend op draaiende voorwerpen wordt gegeven door: 

waarin:
m = massa (kg)
v = snelheid (m/s)
r = straal (m)

Laat zien dat je met deze formule vindt dat de eenheid voor kracht kg·m/sis, wat gelijk is aan N.



Fmpz=rmv2
Fz=mg
vgem=ts

Slide 37 - Slide

Opgaven
Opgave 4
De elektrische weerstand van een ijzeren draad is te berekenen met de volgende formule: 


waarin:
R = weerstand van een draad (Ω)
ρ = soortelijke weerstand (nog onbekend)
= lengte van het draad (m)
A = oppervlakte van het draad (m2)

a. Schrijf de formule om naar ρ = ..
b. Bepaal uit de formule van vraag a de eenheid van ρ.




Opgave 5
In de 18de eeuw mat de wetenschapper Cavendish de gravitatiekracht tussen twee zware loden bollen. De gravitatiekracht kan worden berekend met deze formule:

 
waarin:
Fg = gravitatiekracht (N)
G = gravitatieconstante (nog onbekend)
m = massa (kg)
r = straal (m)

Vind met behulp van de formule de eenheid van G en controleer de eenheid aan de hand van BINAS T7. 


R=ρA
Fg=r2Gm1m2

Slide 38 - Slide

Opgaven
Opgave 6
De energie () van een voorwerp is te berekenen met de volgende formule:

waarin:
E = energie van het voorwerp (nog onbekend)
F = kracht (N of ...)
s = afstand die het voorwerp aflegt door de kracht (m)

Laat zien dat de eenheid voor de energie zowel gegeven kan worden in N·m als in kg·m²/s².


Opgave 7
De energie van een blokje aan een uitgerekte veer wordt gegeven door:

waarin: 
E = energie van het voorwerp (nog onbekend)
u = uitwijking, oftwel uitrekking van een veer (m)

Laat zien dat je hier dezelfde eenheid vindt voor de energie als bij opgave 6. Bepaal hiervoor eerst de eenheid van de veerconstante met behulp van de formule voor de veerkracht: 

waarin: 
Fveer = veerkracht (N of ...)
C      = veerconstante (nog onbekend)
E=Fs
E=21Cu2
Fveer=Cu

Slide 39 - Slide

Opgaven
Opgave 8
De energie () die nodig is voor een bepaalde temperatuurstijging (Δ) van een bepaald voorwerp wordt gegeven door: 

waarin:
= energie (J of ...)
c = soortelijke warmte (nog onbekend)
m = massa (kg)
ΔT = temperatuurstijging (K)

Laat zien dat de eenheid van de constante c gegeven kan worden door J/kg·K en door m2/s2·K. 


Opgave 9
De formule voor de trillingstijd van een slinger wordt gegeven door:


waarin: 
T = trillingstijd (s)
l  = lengte van de slinger (m)
g = valversnelling (nog onbekend)

Laat zien dat de eenheid voor de valversnelling gelijk is aan m/s2.
Q=cmΔT
T=2πgl

Slide 40 - Slide

Opgaven
Opgave 10
De formule voor de trillingstijd van een blokje aan een veer wordt gegeven door: 


waarin:
= trillingstijd (s)
m = massa (kg)
C = veerconstante (N/m)

Laat zien dat de eenheid van de constante C gegeven kan worden door N/m. 


Opgave 11
De formule voor de luchtwrijvingskracht wordt gegeven door:


waarin: 
Fw, lucht = luchtwrijvingskracht (N of ...)
cw         = constante die o.a. afhankelijk is van vorm van voorwerp (nog onbekend)
A           = oppervlakte (m²)
ρ           = dichtheid (kg/m³)
v           = snelheid van het voorwerp (m/s)

Laat zien dat deze constante cw geen eenheid heeft / dimensieloos is.
T=2πCm
Fw,lucht=21cwAρv2

Slide 41 - Slide

Opgaven
Opgave 12
In 2016 sprong skydiver Luke Aikins zonder parachute vanaf een hoogte van bijna 8 km recht naar beneden. Boven de grond was een groot net opgespannen om hem veilig op te vangen. Aikins ondervond een luchtweerstandskracht. Hiervoor geldt: 

waarin:
F= wrijvingskracht (N of ...)
k    =  constante (nog onbekend)
A   = oppervlakte (m²)
v    = snelheid van het voorwerp (m/s)

Leid de eenheid van k af in grondeenheden van het SI. 

(Naar 5HAVO eindexamen 2021, Tijdvak I )


Fw=kAv2

Slide 42 - Slide