Natuurkunde samenvatting Hoofdstuk 9: Zonnestelsel en heelal
Paragraaf 1: voorkennis
De theorie van Newton bij bewegingen langs een rechte lijn:
- Alle krachten bij elkaar op een voorwerp zorgen voor de resulterende kracht (Fres)/ de
nettokracht. De resulterende kracht bepaalt de beweging van het voorwerp.
- Als de resulterende kracht nul is, dan is de snelheid van het voorwerp constant of staat het
voorwerp stil (eerste wet Newton)
- De gemiddelde snelheid = verplaatsing/tijdsduur Vgem= ∆s/ ∆t
- Bij eenparige bewegingen is de snelheid constant: v= ∆s/ ∆t
- Een resulterende kracht in de bewegingsrichting zorgt voor een versnelling en een
resulterende kracht tegen de bewegingsrichting in zorgt voor een vertraging
- Gemiddelde versnelling= snelheidstoename/ tijdsduur agem= ∆v/ ∆t
- De versnelling van een voorwerp is evenredig met de resulterende kracht op dat voorwerp
- De versnelling is omgekeerd evenredig met de massa van het voorwerp: a= F res/ m (tweede
wet van Newton)
- De zwaartekracht (Fz) op een voorwerp, hangt af van de massa van het voorwerp en de
valversnelling op aarde. Fz= m ∙ g
- Kracht is een wisselwerking tussen twee voorwerpen. De krachten die twee voorwerpen op
elkaar uitoefenen zijn even groot en tegengesteld gericht (derde wet van Newton)
Elektromagnetische straling
- Het elektromagnetisch spectrum bestaat uit radiogolven, microgolven, infraroodstraling,
licht, ultravioletstraling, röntgenstraling en gammastraling.
- Elektromagnetische straling bestaat uit fotonen. De fotonenergie (Ef) hangt af van de
frequentie (f) van de straling: Ef= h ∙ f (in deze formule is h de constante van Planck).
- Voor het verband tussen de golflengte en de frequentie van elektromagnetische straling
geldt: c= λ ∙ f (in deze formule is c de lichtsnelheid).
Paragraaf 2: zonnestelsel
Als het donker genoeg is, zie je een deel van ons sterrenstelsel (Melkwegstelsel) als een
lichtgevende band aan de hemel staan: de Melkweg. Sterrenstelsel zien wij als stipjes in de hemels,
net als planeten. Een vallende ster of meteoor zie je als een lichtspoor dat maar heel kort zichtbaar
is. Een komeet is een klein hemellichaam dat in een baan rond de zon draait.
Vanaf de aarde gezien lijkt het alsof de aarde stilstaat en alle hemellichamen draaien. Dit is de
schijnbare beweging van de hemellichamen. Deze schijnbare beweging wordt veroorzaakt door het
draaien van de aarde rond haar as. De poolster bevindt zich boven de Noordpool, deze ster kun je
altijd op dezelfde positie aan de hemel vinden.
De aarde draait niet alleen om haar eigen as maar ook om de zon (figuur 8). Tegelijkertijd draait de
maan rond de aarde en om haar eigen as. Gezien van boven de Noordpool draait alles tegen de klok
in. De maan draait in dezelfde richting om haar as, maar dan veel langzamer. De maan draait in 28
dagen rond de aarde en in dezelfde tijd rond haar as. De aarde draait in 24 uur om haar eigen as en in
365 dagen rond de zon.
, Door de beweging van de maan rond de aarde zie je de maan elke avond op een andere positie aan
de hemel. Elke avond staat de maan iets meer naar het oosten. De achtergrond van de sterren
verandert elke avond ook een beetje, omdat de aarde zelf ook is verschoven. Ook de planeten
draaien rond de zon, maar niet in dezelfde omlooptijd als de aarde.
Wereldbeelden
In het geocentrisch wereldbeeld staat de aarde in het centrum van het heelal en draaien alle
hemellichamen in cirkelbanen rond de aarde. In het heliocentrisch wereldbeeld draaien de planeten
rond de zon en de manen rond de planeten.
De hemelboog van de zon
De baan die de zon op een bepaalde dag langs de hemel aflegt, noemen we de hemelboog. Deze
verschuift in de loop van het jaar omhoog en omlaag (figuur 13). Dit is het gevolg van de hoek tussen
de as van de aarde en het vlak van de baan van de aarde rond de zon (figuur 14). De schuine stand
van de as van de aarde is de oorzaak van de seizoenen tijdens een omloop van de aarde rond de zon.
Op de langste dag van het jaar (a: 21 juni) staat de zon veel langer aan de hemel dan op de kortste
dag van het jaar (c: 22 december). In landen die noordelijker liggen dan Nederland staat de zon lager
aan de hemel. Op midwinternacht (22 dec) is hemelboog c helemaal onder de horizon verdwenen
boven de poolcirkel. Op 21 juni is de zon daar juist de hele dag te zien. Hemelboog a ligt dan
helemaal boven de horizon. De hemelboog van de zon hangt af van de plaats op aarde.
De fasen van de maan
De maan geeft geen licht, we zien de maan door de weerkaatsing van het zonlicht op de maan. De
maan staat elke nacht op hetzelfde tijdstip iets meer naar het oosten dan de voorgaande nacht. De
maancyclus duurt 29,5 dagen. In die tijd is er sprake van verschillende maanfasen of schijngestalten
(figuur 16). Op dag 0 is het nieuwe maan. De maan staat dan in dezelfde richting als de zon, de
achterkant van de maan wordt verlicht, dus de maan is niet zichtbaar voor ons. Op dag 3 zien we een
sikkeltje, de maan gaat iets later dan de zon onder. Op dag 7 zie je de maan als een halve bol in het
zuiden. Deze maan wordt eerste kwartier genoemd. Op dag 14 is het volle maan. Het groter worden
van de maan noem je de wassende maan en het kleiner worden van de maan noem je de krimpende
maan. (figuur 17: tweede helft van de maancyclus). Op dag 21 is de halve maan zichtbaar deze
maanfase heet het laatste kwartier. Nu is de linkerhelft verlicht door de zon. In (figuur 18) is de maan
getekend in zijn baan rond de aarde, gezien vanuit een punt boven de Noordpool.
De opbouw van het zonnestelsel
Het zonnestelsel bestaat uit de zon, acht planeten, enkele tientallen manen en een groot aantal
dwergplaneten, planetoïden (rotsblokken rond de zon) en kometen. (figuur 19). De banen van de
planeten zijn ellipsen (figuur 20). Daardoor staat de aarde niet altijd even dicht bij de zon en de maan
niet altijd even dicht bij de aarde.
De vier vanaf de zon gezien binnenste planeten zijn relatief klein en lijken op de aarde. We noemen
ze aardachtige planeten. Ze zijn voornamelijk opgebouwd uit steen en ijzer. De vier buitenste
planeten zijn veel groter en bestaan voornamelijk uit gas. Het zijn gasreuzen zonder vast oppervlak.
Hoe groter de afstand van een planeet tot de zon, des te kleiner is zijn snelheid en des te groter is zijn
omlooptijd (figuur 21).
Paragraaf 1: voorkennis
De theorie van Newton bij bewegingen langs een rechte lijn:
- Alle krachten bij elkaar op een voorwerp zorgen voor de resulterende kracht (Fres)/ de
nettokracht. De resulterende kracht bepaalt de beweging van het voorwerp.
- Als de resulterende kracht nul is, dan is de snelheid van het voorwerp constant of staat het
voorwerp stil (eerste wet Newton)
- De gemiddelde snelheid = verplaatsing/tijdsduur Vgem= ∆s/ ∆t
- Bij eenparige bewegingen is de snelheid constant: v= ∆s/ ∆t
- Een resulterende kracht in de bewegingsrichting zorgt voor een versnelling en een
resulterende kracht tegen de bewegingsrichting in zorgt voor een vertraging
- Gemiddelde versnelling= snelheidstoename/ tijdsduur agem= ∆v/ ∆t
- De versnelling van een voorwerp is evenredig met de resulterende kracht op dat voorwerp
- De versnelling is omgekeerd evenredig met de massa van het voorwerp: a= F res/ m (tweede
wet van Newton)
- De zwaartekracht (Fz) op een voorwerp, hangt af van de massa van het voorwerp en de
valversnelling op aarde. Fz= m ∙ g
- Kracht is een wisselwerking tussen twee voorwerpen. De krachten die twee voorwerpen op
elkaar uitoefenen zijn even groot en tegengesteld gericht (derde wet van Newton)
Elektromagnetische straling
- Het elektromagnetisch spectrum bestaat uit radiogolven, microgolven, infraroodstraling,
licht, ultravioletstraling, röntgenstraling en gammastraling.
- Elektromagnetische straling bestaat uit fotonen. De fotonenergie (Ef) hangt af van de
frequentie (f) van de straling: Ef= h ∙ f (in deze formule is h de constante van Planck).
- Voor het verband tussen de golflengte en de frequentie van elektromagnetische straling
geldt: c= λ ∙ f (in deze formule is c de lichtsnelheid).
Paragraaf 2: zonnestelsel
Als het donker genoeg is, zie je een deel van ons sterrenstelsel (Melkwegstelsel) als een
lichtgevende band aan de hemel staan: de Melkweg. Sterrenstelsel zien wij als stipjes in de hemels,
net als planeten. Een vallende ster of meteoor zie je als een lichtspoor dat maar heel kort zichtbaar
is. Een komeet is een klein hemellichaam dat in een baan rond de zon draait.
Vanaf de aarde gezien lijkt het alsof de aarde stilstaat en alle hemellichamen draaien. Dit is de
schijnbare beweging van de hemellichamen. Deze schijnbare beweging wordt veroorzaakt door het
draaien van de aarde rond haar as. De poolster bevindt zich boven de Noordpool, deze ster kun je
altijd op dezelfde positie aan de hemel vinden.
De aarde draait niet alleen om haar eigen as maar ook om de zon (figuur 8). Tegelijkertijd draait de
maan rond de aarde en om haar eigen as. Gezien van boven de Noordpool draait alles tegen de klok
in. De maan draait in dezelfde richting om haar as, maar dan veel langzamer. De maan draait in 28
dagen rond de aarde en in dezelfde tijd rond haar as. De aarde draait in 24 uur om haar eigen as en in
365 dagen rond de zon.
, Door de beweging van de maan rond de aarde zie je de maan elke avond op een andere positie aan
de hemel. Elke avond staat de maan iets meer naar het oosten. De achtergrond van de sterren
verandert elke avond ook een beetje, omdat de aarde zelf ook is verschoven. Ook de planeten
draaien rond de zon, maar niet in dezelfde omlooptijd als de aarde.
Wereldbeelden
In het geocentrisch wereldbeeld staat de aarde in het centrum van het heelal en draaien alle
hemellichamen in cirkelbanen rond de aarde. In het heliocentrisch wereldbeeld draaien de planeten
rond de zon en de manen rond de planeten.
De hemelboog van de zon
De baan die de zon op een bepaalde dag langs de hemel aflegt, noemen we de hemelboog. Deze
verschuift in de loop van het jaar omhoog en omlaag (figuur 13). Dit is het gevolg van de hoek tussen
de as van de aarde en het vlak van de baan van de aarde rond de zon (figuur 14). De schuine stand
van de as van de aarde is de oorzaak van de seizoenen tijdens een omloop van de aarde rond de zon.
Op de langste dag van het jaar (a: 21 juni) staat de zon veel langer aan de hemel dan op de kortste
dag van het jaar (c: 22 december). In landen die noordelijker liggen dan Nederland staat de zon lager
aan de hemel. Op midwinternacht (22 dec) is hemelboog c helemaal onder de horizon verdwenen
boven de poolcirkel. Op 21 juni is de zon daar juist de hele dag te zien. Hemelboog a ligt dan
helemaal boven de horizon. De hemelboog van de zon hangt af van de plaats op aarde.
De fasen van de maan
De maan geeft geen licht, we zien de maan door de weerkaatsing van het zonlicht op de maan. De
maan staat elke nacht op hetzelfde tijdstip iets meer naar het oosten dan de voorgaande nacht. De
maancyclus duurt 29,5 dagen. In die tijd is er sprake van verschillende maanfasen of schijngestalten
(figuur 16). Op dag 0 is het nieuwe maan. De maan staat dan in dezelfde richting als de zon, de
achterkant van de maan wordt verlicht, dus de maan is niet zichtbaar voor ons. Op dag 3 zien we een
sikkeltje, de maan gaat iets later dan de zon onder. Op dag 7 zie je de maan als een halve bol in het
zuiden. Deze maan wordt eerste kwartier genoemd. Op dag 14 is het volle maan. Het groter worden
van de maan noem je de wassende maan en het kleiner worden van de maan noem je de krimpende
maan. (figuur 17: tweede helft van de maancyclus). Op dag 21 is de halve maan zichtbaar deze
maanfase heet het laatste kwartier. Nu is de linkerhelft verlicht door de zon. In (figuur 18) is de maan
getekend in zijn baan rond de aarde, gezien vanuit een punt boven de Noordpool.
De opbouw van het zonnestelsel
Het zonnestelsel bestaat uit de zon, acht planeten, enkele tientallen manen en een groot aantal
dwergplaneten, planetoïden (rotsblokken rond de zon) en kometen. (figuur 19). De banen van de
planeten zijn ellipsen (figuur 20). Daardoor staat de aarde niet altijd even dicht bij de zon en de maan
niet altijd even dicht bij de aarde.
De vier vanaf de zon gezien binnenste planeten zijn relatief klein en lijken op de aarde. We noemen
ze aardachtige planeten. Ze zijn voornamelijk opgebouwd uit steen en ijzer. De vier buitenste
planeten zijn veel groter en bestaan voornamelijk uit gas. Het zijn gasreuzen zonder vast oppervlak.
Hoe groter de afstand van een planeet tot de zon, des te kleiner is zijn snelheid en des te groter is zijn
omlooptijd (figuur 21).
