Weerstand van water en lucht

Biomimicry Verhaal: Deze activiteit is het gelinkt aan Scherpe snavels.

Leeftijd: 9-12 jaar

Duur: 30 minuten

Biomimicry connectie

Zoals je in het Biomimicry Verhaal Scherpe snavels kunt lezen heeft de ijsvogel ons geholpen om energie-efficiëntere, snellere en stillere treinen te ontwerpen. En dit allemaal door de vorm van de snavel te kopiëren! Deze activiteit laat zien dat de vorm van objecten bepaalt hoe gemakkelijk ze door lucht of water bewegen.

Voorbereiding activiteit

Voor deze activiteit heb je het volgende nodig:

• Voorwerpen met verschillende vormen, zoals:
  • Ronde kom (zoals een mengkom)
  • Vierkant bakje
  • Houten (snij)plank
  • Pijp
  • Bal (het liefst redelijk zwaar, zoals een tennisbal)
  • Bootje (een speelgoedboot, of iets met vergelijkbare vorm)
• Grote bak water, of een (stromend) beekje buiten
• Ventilator of föhn (hoe krachtiger, hoe beter)

Zorg ervoor dat je één setje voorwerpen per groepje van 3-4 leerlingen hebt. Mocht je niet genoeg voorwerpen hebben, dan kun je ze ook rouleren.

Deze activiteit kun je zowel binnen als buiten doen.

Activiteit/demonstratie

Experiment 1: Waterweerstand

1. Maak groepjes van 3-4 leerlingen. Ieder groepje krijgt een setje voorwerpen.
2. Ieder groepje maakt een tabel met drie kolommen, waarbij ze elk voorwerp in de linker kolom nummeren, een kopje "voorspelling" in de middelste kolom en "resultaat" in de rechter kolom.
3. Ieder groepje vult onder "voorspelling" in hoe gemakkelijk ze denken dat het voorwerp door water zal bewegen.
4. Beweeg de voorwerpen nu één voor één door het water (binnen door de bak water of ergens buiten). Bespreek met elkaar en vul de "resultaat" kolom in:
   • Hoe moeilijk/makkelijk is het om ieder voorwerp door het water heen te duwen? Bij welke van de voorwerpen gaat het makkelijk, en bij welke moeilijk?
   • Zie je een verband tussen de vorm van de voorwerpen en hoe gemakkelijk het voorwerp te verplaatsen is?
   • Wat gebeurt er met de waterstroom om de voorwerpen heen?

Experiment 2: Luchtweerstand

1. Zet de föhn of ventilator aan (of ga naar buiten als het hard genoeg waait).
2. Iedere leerling probeert om de beurt zijn/haar handpalm dichter bij de föhn/ventilator te brengen. Doe dit eerst met je handpalm naar voren en dan met de zijkant van je hand.
   • Welke beweging is makkelijker? Waarom, denk je?

Uitleg

Je hebt vast wel eens ervaren hoe het voelt om tegen een waterstroming in te lopen, bijvoorbeeld in een rivier of zwembad. Bij een sterke stroming is het lastig om vooruit te lopen. En als het hard waait is het lastig om met een paraplu te lopen. Dit komt omdat voorwerpen die door water of lucht bewegen te maken hebben met weerstand; de kracht die water of lucht uitoefent op zijn omgeving. Deze kracht ontstaat doordat lucht- of waterdeeltjes tegen een voorwerp botsen en daar druk op uitoefenen.

De weerstand is afhankelijk van de vorm van een voorwerp. Hoe kleiner het oppervlak van een voorwerp, hoe minder contact het voorwerp heeft met water of lucht en hoe gemakkelijker het voorwerp door het medium beweegt.

De onderstaande afbeelding toont de weerstandscoëfficiënten van verschillende vormen. Hoe kleiner het getal, hoe gemakkelijker het voorwerp door water of lucht beweegt.