1 Wat is natuurkunde?
1.1 Inleiding
- Natuurkunde = fysica:
o Houdt zich bezig met de studie van niet-levende materie
o Bestudeert alleen onveranderlijke materie, zodat de proef herhaalt kan worden
1.2 De wetenschappelijke methode
De methode van de 3 natuurwetenschappen (biologie, chemie, fysica)
Oorsprong in renaissance
- Samenvatting wetenschappelijke methode volgens meeste wetenschappers:
o Wetenschap is een opeenvolging van theorie en experiment
o Theorieën moeten verklaren en voorspellen
o Experimenten moeten herhaalbaar zijn
1.3 Wat is natuurkunde?
De wetenschappelijke methode die de basisprincipes poogt te achterhalen die het gedrag
van materie en golven beheersen en de gevolgen van deze wetten bestudeerd
Gaat ervan uit dat er regels zijn hoe het heelal werkt die achterhaalt kunnen worden
door mensen
- Materie = alles wat door zwaartekracht beïnvloed wordt
- Golven = alles dat zich door het vacuüm kan verplaatsen, materie kan beïnvloeden, maar zelf
geen massa heeft
- Veel fysische verschijnselen ≠ geen golven of materie
Eigenschappen of samenspel van golven en materie
- Lichtgolven = speciaal geval
Relativiteitstheorie (licht = fotonen) licht afgebogen o.i. van zwaartekracht
Fotonen = massaloze deeltjes
In theorie energie + massa = equivalente uitdrukkingsvormen van eenzelfde fenomeen
- Systeem = elk deel van het heelal dat we van invloeden van buitenaf afschermen, of dat er van
nature van afgeschermd is
- Reductionisme = methode om alles in kleinere samenstellende delen op te splitsen
Idee: door gedrag van kleinere delen te begrijpen ook gedrag van systeem als geheel te
verklaren + begrijpen
2 Inleiding
2.1 Grootheden en eenheden
- Romeinen hadden eenhedenstelsel voor lengtematen
Eenheden verwijzen naar lichaamsdelen
Er is een standaardisatie: vast aantal duimen in een voet
- Tot begin 19e eeuw: elke streek had eigen maten + gewichten
- 1790-1798: metriek stelsel werd ontworpen door commissie van wis- en natuurkundigen
In opdracht van Franse Revolutionaire regering
, o Decreet van 18 Germinal An III: ingevoerd in Franse Republiek (nog niet verplicht)
o IJkwet 21/8/1816: stelsel verplicht van 1820 in Verenigd Koninkrijk der Nederlanden
o Wet van 11/6/1836: stelsel heringevoerd in België
- Parijs, 1872: internationale vergadering om Franse standaarden van Metriek stelsel te
internationaliseren
1875: gevolgd dor Internationale Diplomatieke Meterconferentie
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) opgericht
20/5/1875: aanvaard door groot aantal landen (ook België)
- Groot-Brittannië + Gemenebest: 3x geprobeerd Imperial Yard te vervangen door metriek stelsel
1965: wet doorgedrukt
- In Europa: SI-eenheden (= Système Internationales d’Unités)
1970: afgesproken ter vervanging van oudere kg-m-s-systeem
a) Meter
- Oorspronkelijk: meter = miljoenste deel van de lengte van de kwart meridiaan door Parijs
1
- Nu: meter = – ste deel van de afstand die licht in 1 seconde aflegt in vacuüm
299792458
Lichtsnelheid (= c) = constante
b) Kilogram
- Oorspronkelijk: kilogram = de massa van een kubieke decimeter water
- Nu: kilogram = standaardmassa, de massa van een platinum-iridiumcilinder
Bewaard in het Bureau des Poids et Mésures te Sèvres
c) Seconde
- Eerst: seconde = gemiddelde tijd die een aarddag duurde (86400 s)
- Nu: seconde = de duur van 9.192.631.770 perioden van de straling overeenkomend met de
overgang tussen 2 hyperfijnniveaus van de grondtoestand van cesium 133
d) Ampère
Basiseenheid van elektriciteit
De stroom die vloeit tussen twee oneindig lange, dunne parallelle geleiders, een meter
van elkaar verwijderd, in vacuüm, die elk een kracht van 2.10 −7 N op een meter lengte van
de andere uitoefenen
e) Kelvin
1
– de deel van de thermodynamische temperatuur van het tripelpunt van water
273,10
- Trippelpunt van water = toestand waarbij druk, temperatuur en volume zodanig zijn dat ijs,
water en waterdamp tegelijkertijd kunnen bestaan
f) Mol
Hoeveelheid stof die evenveel deeltjes bevat als er atomen zijn in 12.10 −3 kg koolstof 12
g) Candela
, Eenheid voor lichtsterkte
Deze 7 eenheden = fundamenteel gedefinieerde eenheden of basiseenheden
- Afgeleide eenheid = eenheid waarvan de definitie bestaat uit een product, quotiënt of
machtsverheffing van de basiseenheden
- Grootheid = het ding dat we kunnen meten m.b.v. een standaard, de eenheid
- Maatgetal = het getal dat we vinden op bijvoorbeeld een meetlat
GROOTHEID = maatgetal x eenheid
o Grootheid kan symbool hebben: m = massa, t = tijd, L = lengte, T/θ = temperatuur
Grootheden cursief, eenheden gewoon
o Soms nodig voor subscripten te gebruiken in vraagstuk waar gelijksoortige grootheden zijn
Bv. mvoorwerp of korter mV en mwater of mW
2.2 De aard van natuurkundige grootheden
- Tijd, volume, temperatuur en massa = scalaire grootheden
Kunnen aangeduid worden met 1 getal
Andere grootheden: 1 getal kan verandering niet beschrijven
- Natuurkunde: gebruik vectoren
o Aangrijpingspunt
o Richting = wijze waarop rechte waarop pijl ligt georiënteerd is (verticaal, horizontaal,…)
o Zin = oriëntatie op deze rechte ten opzichte van het aangrijpingspunt (rechts, beneden, …)
o Grootte = hoe ver de figuur verschoven wordt
- Vector steeds in 1 punt O laten aangrijpen = oorsprong
- Resultante (som van vectoren) = uiteindelijke werking van alle vectoren samen
2.3 Dimensie-analyse
- Dimensie = de fysische aard van de grootheid en haar eenheid
- Dimensie-analyse wordt soms toegepast om de consistentie van wiskundige relaties na te gaan
2.4 Voorvoegsels
Latijn Grieks
- Femtometer + femtoseconde = eenheden in nucleaire fysica
- Are = metrische oppervlaktemaat die bij begin 19 e eeuw door Fransen werd ingevoerd
o 1 are = 100 m2
o 1 decare = 10 are
1.1 Inleiding
- Natuurkunde = fysica:
o Houdt zich bezig met de studie van niet-levende materie
o Bestudeert alleen onveranderlijke materie, zodat de proef herhaalt kan worden
1.2 De wetenschappelijke methode
De methode van de 3 natuurwetenschappen (biologie, chemie, fysica)
Oorsprong in renaissance
- Samenvatting wetenschappelijke methode volgens meeste wetenschappers:
o Wetenschap is een opeenvolging van theorie en experiment
o Theorieën moeten verklaren en voorspellen
o Experimenten moeten herhaalbaar zijn
1.3 Wat is natuurkunde?
De wetenschappelijke methode die de basisprincipes poogt te achterhalen die het gedrag
van materie en golven beheersen en de gevolgen van deze wetten bestudeerd
Gaat ervan uit dat er regels zijn hoe het heelal werkt die achterhaalt kunnen worden
door mensen
- Materie = alles wat door zwaartekracht beïnvloed wordt
- Golven = alles dat zich door het vacuüm kan verplaatsen, materie kan beïnvloeden, maar zelf
geen massa heeft
- Veel fysische verschijnselen ≠ geen golven of materie
Eigenschappen of samenspel van golven en materie
- Lichtgolven = speciaal geval
Relativiteitstheorie (licht = fotonen) licht afgebogen o.i. van zwaartekracht
Fotonen = massaloze deeltjes
In theorie energie + massa = equivalente uitdrukkingsvormen van eenzelfde fenomeen
- Systeem = elk deel van het heelal dat we van invloeden van buitenaf afschermen, of dat er van
nature van afgeschermd is
- Reductionisme = methode om alles in kleinere samenstellende delen op te splitsen
Idee: door gedrag van kleinere delen te begrijpen ook gedrag van systeem als geheel te
verklaren + begrijpen
2 Inleiding
2.1 Grootheden en eenheden
- Romeinen hadden eenhedenstelsel voor lengtematen
Eenheden verwijzen naar lichaamsdelen
Er is een standaardisatie: vast aantal duimen in een voet
- Tot begin 19e eeuw: elke streek had eigen maten + gewichten
- 1790-1798: metriek stelsel werd ontworpen door commissie van wis- en natuurkundigen
In opdracht van Franse Revolutionaire regering
, o Decreet van 18 Germinal An III: ingevoerd in Franse Republiek (nog niet verplicht)
o IJkwet 21/8/1816: stelsel verplicht van 1820 in Verenigd Koninkrijk der Nederlanden
o Wet van 11/6/1836: stelsel heringevoerd in België
- Parijs, 1872: internationale vergadering om Franse standaarden van Metriek stelsel te
internationaliseren
1875: gevolgd dor Internationale Diplomatieke Meterconferentie
Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) opgericht
20/5/1875: aanvaard door groot aantal landen (ook België)
- Groot-Brittannië + Gemenebest: 3x geprobeerd Imperial Yard te vervangen door metriek stelsel
1965: wet doorgedrukt
- In Europa: SI-eenheden (= Système Internationales d’Unités)
1970: afgesproken ter vervanging van oudere kg-m-s-systeem
a) Meter
- Oorspronkelijk: meter = miljoenste deel van de lengte van de kwart meridiaan door Parijs
1
- Nu: meter = – ste deel van de afstand die licht in 1 seconde aflegt in vacuüm
299792458
Lichtsnelheid (= c) = constante
b) Kilogram
- Oorspronkelijk: kilogram = de massa van een kubieke decimeter water
- Nu: kilogram = standaardmassa, de massa van een platinum-iridiumcilinder
Bewaard in het Bureau des Poids et Mésures te Sèvres
c) Seconde
- Eerst: seconde = gemiddelde tijd die een aarddag duurde (86400 s)
- Nu: seconde = de duur van 9.192.631.770 perioden van de straling overeenkomend met de
overgang tussen 2 hyperfijnniveaus van de grondtoestand van cesium 133
d) Ampère
Basiseenheid van elektriciteit
De stroom die vloeit tussen twee oneindig lange, dunne parallelle geleiders, een meter
van elkaar verwijderd, in vacuüm, die elk een kracht van 2.10 −7 N op een meter lengte van
de andere uitoefenen
e) Kelvin
1
– de deel van de thermodynamische temperatuur van het tripelpunt van water
273,10
- Trippelpunt van water = toestand waarbij druk, temperatuur en volume zodanig zijn dat ijs,
water en waterdamp tegelijkertijd kunnen bestaan
f) Mol
Hoeveelheid stof die evenveel deeltjes bevat als er atomen zijn in 12.10 −3 kg koolstof 12
g) Candela
, Eenheid voor lichtsterkte
Deze 7 eenheden = fundamenteel gedefinieerde eenheden of basiseenheden
- Afgeleide eenheid = eenheid waarvan de definitie bestaat uit een product, quotiënt of
machtsverheffing van de basiseenheden
- Grootheid = het ding dat we kunnen meten m.b.v. een standaard, de eenheid
- Maatgetal = het getal dat we vinden op bijvoorbeeld een meetlat
GROOTHEID = maatgetal x eenheid
o Grootheid kan symbool hebben: m = massa, t = tijd, L = lengte, T/θ = temperatuur
Grootheden cursief, eenheden gewoon
o Soms nodig voor subscripten te gebruiken in vraagstuk waar gelijksoortige grootheden zijn
Bv. mvoorwerp of korter mV en mwater of mW
2.2 De aard van natuurkundige grootheden
- Tijd, volume, temperatuur en massa = scalaire grootheden
Kunnen aangeduid worden met 1 getal
Andere grootheden: 1 getal kan verandering niet beschrijven
- Natuurkunde: gebruik vectoren
o Aangrijpingspunt
o Richting = wijze waarop rechte waarop pijl ligt georiënteerd is (verticaal, horizontaal,…)
o Zin = oriëntatie op deze rechte ten opzichte van het aangrijpingspunt (rechts, beneden, …)
o Grootte = hoe ver de figuur verschoven wordt
- Vector steeds in 1 punt O laten aangrijpen = oorsprong
- Resultante (som van vectoren) = uiteindelijke werking van alle vectoren samen
2.3 Dimensie-analyse
- Dimensie = de fysische aard van de grootheid en haar eenheid
- Dimensie-analyse wordt soms toegepast om de consistentie van wiskundige relaties na te gaan
2.4 Voorvoegsels
Latijn Grieks
- Femtometer + femtoseconde = eenheden in nucleaire fysica
- Are = metrische oppervlaktemaat die bij begin 19 e eeuw door Fransen werd ingevoerd
o 1 are = 100 m2
o 1 decare = 10 are
