Free Joomla Templates by FatCow Coupon

Cartesiaanse duiker zelfbouw

Door in de fles te knijpen, verhoog je de druk in de fles. De gasbel wordt kleiner, het drijfvermogen neemt af en de duiker "duikt". Bekijk de zelfbouw-duikers!

Niveau

:

Mavo 2/3/4, Havo 2/3, VWO 2/3

Doel

:

  • Demonstratie wet van Archimedes
  • Demonstratie van de ideale gaswet
  • Demonstratie hydrostatische druk

Nodig

:

  • 1 fles met cartesiaanse duikers
  • 1 schroevendraaier

Links

:

 

 

Werking: 

De Cartesiaanse duiker (ook wel genoemd: duikertje van Descartes) is een poppetje, deels gevuld met vloeistof (water) en deels met gas (lucht). Door het gas heeft het poppetje drijfvermogen.

De werking van een Cartesiaanse duiker demonstreer je in een geheel met water gevulde PET-fles.

Cartesiaanse-duiker-in-PET-fles Door in de fles te knijpen, zet je fles, water en duiker onder druk. De gasbel in de duiker wordt hierdoor zichtbaar samengedrukt. Hierdoor neemt het drijfvermogen snel af. Door hard genoeg te knijpen, zinkt de duiker.

Als je dit experiment van heel dichtbij bekijkt, kun je met het oog makkelijk waarnemen dat het gasbelletje in de duiker kleiner wordt als je in de fles knijpt.

De duiker is vernoemd naar René Descartes en demonstreert de wet van Archimedes en de ideale gaswet.

Onze fles is voorzien van een slangklem waarmee de druk in de fles nauwkeurig instelbaar is.

Het blauwe duikertje is verzwaard met staaldraad en is zo gevoelig gemaakt voor magnetisme.

Stel de druk in de fles zo in, dat het blauwe duikertje in het midden blijft zweven. Breng het duikertje nu met behulp van een magneet omhoog en laat hem los. Wat gebeurt er: het duikertje stijgt.

Breng het duikertje nu met behulp van een magneet omlaag en laat hem los. Wat gebeurt er: het duikertje zakt.

 

Cartesiaanse duiker GROOT

Nodig

:

  • 1 dikke doorzichtige pijp
  • 1 ballon, zo opgeblazen dat hij nog vrij beweegbaar in de pijp past
  • 1 setje gewichten oplopend met 10gram, van staal, gevoelig voor magnetisme
  • Water
  • 1 sterke magneet
     

Werking:

Cartesiaanse-duiker-GROOT-3a Deze Cartesiaanse duiker bestaat uit een ballon, zo verzwaard met gewichten, dat hij net blijft drijven.

Cartesiaanse-duiker-GROOT-2a Met behulp de magneet kun je van buitenaf grip krijgen op de stalen gewichten. Breng m.b.v. de magneet de ballon een stukje onder water en laat hem los.

Kijk wat de duiker doet:

- Opstijgen

- Zweven

- Zakken

Breng de duiker nu wat dieper onder water en laat weer los.

Op een bepaalde diepte zal de duiker even blijven zweven om vervolgens alsnog op te stijgen of te zakken.

Laat je de duiker boven dat punt los, zal hij altijd opstijgen. Beneden dat punt zal hij altijd zakken.

- Hoe dieper de ballon onder water wordt gebracht,

- hoe hoger de omringende druk,

- hoe meer de lucht in de ballon wordt samengedrukt,

- hoe kleiner het drijfvermogen wordt

Nadeel: de ronde pijp geeft een dusdanig visuele vervorming dat absoluut niet meer is waar te nemen dat de ballon van grootte veranderd.

 

Zelfbouw-cartesiaanse-duiker-sZelfbouw-cartesiaanse-duiker-2-sNog een zelfbouw Cartesiaanse duiker

Benodigdheden:

  • plastic reageerbuis
  • gewichtje van lood of ander metaal
  • ijzerdraadje
  • grote slangklem

Het leuke van deze uitvoering is dat je goed kunt zien hoe de luchtbel in de duiker varieert. Op die plek zit namelijk net het metaal. Die neemt al de meeste ruimte in beslag waardoor een klein verschil in luchtvolume resulteert in een groot hoogte verschil.

 

Tip: probeer het eens met een stukje koperpijp als gewicht. Dan krijg je een langer gewicht en dan kun je nog beter zien hoe de luchtbel groeit en krimpt.

Knijp mij

Met deze knijpring wilde ik graag zweven demonstreren. Je kunt met behulp van deze ring de druk fijn afstemmen zodat de duiker halverwege de fles blijft zweven. Zodra je de juiste druk hebt ingesteld, leid je de duiker met een krachtige magneet naar de hoogte waarop je de duiker los wilt laten (halverwege de fles). De magneet grijpt aan op de ijzerdraad, dus dat draadje is functioneler dan je tot nu toe dacht.

Laat je de duiker boven het midden los, zal de duiker opstijgen, laat je de duiker onder het midden los, zal de duiker duiken. Althans in theorie, want de fles is eigenlijk niet hoog genoeg om dit gedeelte van het experiment trefzeker uit te voeren. Maar het kan wel!

 

Nog enkele zelfbouwopties van Steve Spangler

www.stevespanglerscience.com

Met een rietje en twee punaises

 

Carthesiaanse duiker zelfbouw 1

De makkelijkste zelfbouw/carthesiaanse duiker voor natuurkunde-TOA´s en docenten

Waarom is deze optie voor ons het makkelijkst? Omdat we zo'n pipet kunnen jatten bij bio of scheikunde en omdat het maken simpel is.

 

Benodigdheden:

  • pipet
  • koperdraad (± 1 meter), het betreft zogenaamde installatiedraad met een diameter van 1,5mm
  • boor 7,5mm (of een andere buis of stang met deze diameter)
  • koper-kniptang

 

Werkwijze:

  • Wikkel de draad strak om de schacht van de boor (dus niet om de boorpunt, maar om het uiteinde dat normaal gesproken in je boorkop gaat). Haal de draad weer van de boor af. nu heb je een mooie spiraal.
  • Schuif deze spiraal over je pipet. Dat schuift niet makkelijk, want dat is net te strak, wat ook de bedoeling is. Door de spiraal tijdens het schuiven in de juiste richting te draaien, ontspant de draad een beetje waardoor hij net kan schuiven. Ook helpt het als je de spiraal in kleinere stukken knipt en deze afzonderlijk aanbrengt.
  • Knijp de pipet leeg. Als het goed is, heb je nu zoveel koper aangebracht, dat de pipet als een baksteen naar de bodem zakt.
  • Knip nu één wikkeling van de spiraal af en probeer opnieuw of de pipet wil blijven drijven en ga zo door totdat de pipet drijft.
  • Doe de pipet in een volle fles met water. Dop er op en knijp heel hard in de fles. De duiker gaat naar de bodem. Maar de vraag is: komt de duiker weer omhoog als je stopt met knijpen. Zo ja, dan ben je klaar. Zo nee, knip dan nog een wikkeling van de spiraal af.

 

Het voordeel van deze duiker is:

  • Ook al houden de leerlingen de fles op zijn kop, deze duiker wordt niet makkelijk ontregelt. Dat in tegenstelling tot de duiker in de "knijp mij" fles op deze pagina, die dan van onderen vol loopt en niet meer zal drijven waardoor je de fles moet openen om de boel te repareren.
  • De lange "staart" van het pipet maakt dat leerlingen het kleiner worden van de luchtbel goed kunnen waarnemen. Daarom heb ik mijn spiraal in 2 delen geknipt zodat de staart grotendeels vrij blijft.

Carthesiaanse duiker zelfbouw 2

 

 

carthesiaanse duiker   carthesiaanse duiker in tennisballen pot s
   

lege tennisballen-koker

Toepassing

Met een Cartesische duiker is de druk in een vloeistof te meten.

 

Externe links

Bron: http://nl.wikipedia.org/wiki/Cartesische_duiker

 

Algemene gaswet

De algemene gaswet, ook wel ideale gaswet of Wet van Boyle en Gay-Lussac genoemd, beschrijft het gedrag van ideale gassen onder invloed van drukvolumetemperatuur en aantal deeltjes. De wet luidt:

gaswet

Daarin is:

 

Bij de Cartesiaanse duiker mag je aannemen dat n, R en T constanten zijn. nRT is dus constant. Bij de Cartesiaanse duiker geldt daarom: pV = Constante.

Als p toeneemt, moet V afnemen en omgekeerd.

 

Demonstratie hydrostatische druk

De cartesiaanse duiker demonstreert het drukverschil in de fles.

Hits: 10940
Plaats reactie


Beveiligingscode
Vernieuwen

Andere websites

Helaas, ik heb het ei van Columbus niet uitgevonden. Er zijn meer websites als PhysicsExperiments.org:

Doel

Physicsexperiments.org wil docenten en TOA's Natuurkunde inspireren. Physicsexperiments.org is een verzameling Natuur­kunde Experimenten. Welk experiment, simpel of gecompliceerd, verdient aandacht.

Vind je mijn initiatief positief en wil je een bijdrage leveren? Graag!!! Ik sta altijd open voor nieuwe ideeën, voor verbeteringen, aanvullingen en hulp bij vertaling.

Je collega-TOA