Fysica – toepassingen – definities
Cavendish experiment
Het Cavendish experiment was een experiment om de gravitatieconstante G heel
precies te bepalen. De proefopstelling van dit experiment bestaat uit een draad waaraan een
spiegeltje en een lange stang met op beide uiteinden een massa bevestigd is. Op dat
spiegeltje wordt een dunne lichtstraal geprojecteerd, die de lichtstraal weerkaatst naar een
schaalverdeling. Vervolgens wordt een massa die veel groter is dan de massa’s bevestigd
op de stang, dichtbij één van die massa’s gehouden, om zo een aantrekkingskracht tussen
de twee objecten te simuleren. De kleine massa zal aangetrokken worden tot de grote
massa en de stang zal draaien. Het spiegeltje draait mee en het licht zal ergens anders op
de schaalverdeling geprojecteerd worden. Het verschil dat gemeten werd op de schaal is de
gravitatieconstante G.
Variaties in valversnelling g op aarde
De valversnelling varieert ten gevolge van verschillende hoogtes, geologische
omstandigheden en de vorm van de aarde (aarde is niet perfect sferisch). Dit is belangrijke
kennis voor de correcte beschrijving van satellietbanen en de nauwkeurigheid van een GPS
etc…
Bereiken van maximumsnelheid tijdens vrije val
Een voorwerp dat door een vloeistof of gas voortbeweegt, zal een weerstandskracht
ondervinden die afhangt van de snelheid van het voorwerp. Tijdens een vrije val zal het
voorwerp versnellen met de valversnelling g. Aangezien de snelheid toeneemt, zal ook de
weerstandskracht toenemen en zo dus ook de versnelling afnemen. Uiteindelijk zal de
weerstandskracht gelijk zijn aan de zwaartekracht, waardoor de resulterende kracht op het
voorwerp gelijk is aan 0. Het voorwerp bereikt dus een constante snelheid.
(grafiekje erbij tekenen: v(t) met stijgende kromme die plateau bereikt op bep. snelheid)
Wrijving op microscopische schaal
Oppervlaktes zijn nooit volledig glad. Als men op microscopische schaal naar de
oppervlakte van een voorwerp zou gaan kijken, zou er een reliëf te zien zijn. Als twee
voorwerpen over elkaar bewegen, bewegen er twee oppervlaktes met een reliëf tegen
elkaar. Er zullen door dat reliëf moeilijkheden zijn om vlot over elkaar te bewegen.
Vanuit stilstand zal er een bepaalde kracht nodig zijn om een voorwerp in beweging te
krijgen, om de statische wrijving te overwinnen.
(hierbij tekening maken met krachtvectoren (FG, FN, Fkracht, FW) en grafiek uitgeoefende kracht
en wrijvingskracht, uitleg bij de grafiek (statische-kinetische wrijvingskracht))
, Werking van het oor
Een geluidsbron produceert een drukgolf. Die drukgolf komt aan in ons oor en doet ons
trommelvlies trillen in dezelfde frequentie als de drukgolf. De botjes in het middenoor
versterken de amplitude van de trilling op een mechanische manier. De versterkte trilling
wordt overgebracht naar het slakkenhuis, waar de aanwezige vloeistof in beweging komt. De
mechanische beweging van de botjes wordt omgezet tot een golf in vloeistof. In het
slakkenhuis zitten allemaal cellen met plaatjes gevoelig voor welbepaalde frequenties.
Wanneer de golf trilt met de eigenfrequentie van de plaatjes, gaan die in resonantie en
zetten de trilhaartjes in beweging, die een elektrisch signaal creëren dat naar de hersenen
gaat.à
Coulombkracht bij DNA
De Coulombkracht speelt een belangrijke rol bij de structuur en replicatie van DNA.
De Coulombkracht zorgt ervoor dat er een zekere selectiviteit is bij het maken van
combinaties tussen de vier basen. Alleen de combinaties A-T en C-G zijn mogelijk. Dit komt
door de structuur van de moleculen. Elk molecule van een paar hebben (tegengestelde)
ladingen op atomen die zich op precies dezelfde afstanden van elkaar bevinden. Ze passen
dus perfect in elkaar en de tegengestelde ladingen trekken elkaar aan. Andere combinaties
zijn hierdoor onmogelijk. Er is namelijk geen combinatie van ladingen die voor een
aantrekkende kracht tussen de moleculen zal zorgen.
Die selectiviteit is ook van belang bij het replicatieproces van DNA. Tijdens dat proces
zoeken enkelvoudige strengen DNA nieuwe complementaire basen, die zich in de cel
bevinden. Ze bewegen rond en botsen hier en daar. Op een gegeven moment zullen ze op
een plek komen waar ze perfect in hun complementaire base passen en zullen ze
aangetrokken worden door de Coulombkracht. De Coulombkracht zorgt dus voor de binding
tussen twee complementaire basen en maakt andere combinaties elektrostatisch onmogelijk.
Inkjet printer
De inktdruppeltjes in de printer passeren eerst een elektrode, waar ze wel of niet geladen
worden. Daarna gaan ze doorheen twee geladen platen (= vlakke condensator met
homogeen elektrisch veld). Als het druppeltje op het blad terecht moet komen, blijft het
ongeladen en gaat het rechtdoor en naar het papier. Indien er geen inkt op het blad mag
komen, wordt het druppeltje geladen in de elektrode en afgebogen tussen de twee platen.
Werking hart/myocardiale cellen
In het hart vinden we myocardiale cellen terug. Dit zijn cellen die elektrische activiteit kunnen
geleiden.
In rust zijn deze cellen gepolariseerd. Dat wil zeggen dat er een potentiaalverschil is tussen
de extracellulaire ruimte en binnenin de cel. Buiten de celmembraan is de omgeving meer
positief geladen, terwijl de cel vanbinnen meer negatief geladen is. Er is netto geen
vectorsom. Door een impuls van buitenaf (elektrische puls gegeven door de sinoatriale
knoop) is er een instroom van Na+ naar de binnenkant van de cel. Dit komt doordat de
permeabiliteit van het celmembraan voor Na+-ionen verandert. Deze zorgen ervoor dat lokaal
het ladingsevenwicht volledig omgekeerd wordt. De cel wordt gedepolariseerd.
Bij relaxatie is er een uitstroom van K+ van binnen de cel naar de extracellulaire ruimte.
Hierdoor wordt de cel gerepolariseert en gaat hij terug naar zijn rusttoestand.
Elektrocardiogram
Cavendish experiment
Het Cavendish experiment was een experiment om de gravitatieconstante G heel
precies te bepalen. De proefopstelling van dit experiment bestaat uit een draad waaraan een
spiegeltje en een lange stang met op beide uiteinden een massa bevestigd is. Op dat
spiegeltje wordt een dunne lichtstraal geprojecteerd, die de lichtstraal weerkaatst naar een
schaalverdeling. Vervolgens wordt een massa die veel groter is dan de massa’s bevestigd
op de stang, dichtbij één van die massa’s gehouden, om zo een aantrekkingskracht tussen
de twee objecten te simuleren. De kleine massa zal aangetrokken worden tot de grote
massa en de stang zal draaien. Het spiegeltje draait mee en het licht zal ergens anders op
de schaalverdeling geprojecteerd worden. Het verschil dat gemeten werd op de schaal is de
gravitatieconstante G.
Variaties in valversnelling g op aarde
De valversnelling varieert ten gevolge van verschillende hoogtes, geologische
omstandigheden en de vorm van de aarde (aarde is niet perfect sferisch). Dit is belangrijke
kennis voor de correcte beschrijving van satellietbanen en de nauwkeurigheid van een GPS
etc…
Bereiken van maximumsnelheid tijdens vrije val
Een voorwerp dat door een vloeistof of gas voortbeweegt, zal een weerstandskracht
ondervinden die afhangt van de snelheid van het voorwerp. Tijdens een vrije val zal het
voorwerp versnellen met de valversnelling g. Aangezien de snelheid toeneemt, zal ook de
weerstandskracht toenemen en zo dus ook de versnelling afnemen. Uiteindelijk zal de
weerstandskracht gelijk zijn aan de zwaartekracht, waardoor de resulterende kracht op het
voorwerp gelijk is aan 0. Het voorwerp bereikt dus een constante snelheid.
(grafiekje erbij tekenen: v(t) met stijgende kromme die plateau bereikt op bep. snelheid)
Wrijving op microscopische schaal
Oppervlaktes zijn nooit volledig glad. Als men op microscopische schaal naar de
oppervlakte van een voorwerp zou gaan kijken, zou er een reliëf te zien zijn. Als twee
voorwerpen over elkaar bewegen, bewegen er twee oppervlaktes met een reliëf tegen
elkaar. Er zullen door dat reliëf moeilijkheden zijn om vlot over elkaar te bewegen.
Vanuit stilstand zal er een bepaalde kracht nodig zijn om een voorwerp in beweging te
krijgen, om de statische wrijving te overwinnen.
(hierbij tekening maken met krachtvectoren (FG, FN, Fkracht, FW) en grafiek uitgeoefende kracht
en wrijvingskracht, uitleg bij de grafiek (statische-kinetische wrijvingskracht))
, Werking van het oor
Een geluidsbron produceert een drukgolf. Die drukgolf komt aan in ons oor en doet ons
trommelvlies trillen in dezelfde frequentie als de drukgolf. De botjes in het middenoor
versterken de amplitude van de trilling op een mechanische manier. De versterkte trilling
wordt overgebracht naar het slakkenhuis, waar de aanwezige vloeistof in beweging komt. De
mechanische beweging van de botjes wordt omgezet tot een golf in vloeistof. In het
slakkenhuis zitten allemaal cellen met plaatjes gevoelig voor welbepaalde frequenties.
Wanneer de golf trilt met de eigenfrequentie van de plaatjes, gaan die in resonantie en
zetten de trilhaartjes in beweging, die een elektrisch signaal creëren dat naar de hersenen
gaat.à
Coulombkracht bij DNA
De Coulombkracht speelt een belangrijke rol bij de structuur en replicatie van DNA.
De Coulombkracht zorgt ervoor dat er een zekere selectiviteit is bij het maken van
combinaties tussen de vier basen. Alleen de combinaties A-T en C-G zijn mogelijk. Dit komt
door de structuur van de moleculen. Elk molecule van een paar hebben (tegengestelde)
ladingen op atomen die zich op precies dezelfde afstanden van elkaar bevinden. Ze passen
dus perfect in elkaar en de tegengestelde ladingen trekken elkaar aan. Andere combinaties
zijn hierdoor onmogelijk. Er is namelijk geen combinatie van ladingen die voor een
aantrekkende kracht tussen de moleculen zal zorgen.
Die selectiviteit is ook van belang bij het replicatieproces van DNA. Tijdens dat proces
zoeken enkelvoudige strengen DNA nieuwe complementaire basen, die zich in de cel
bevinden. Ze bewegen rond en botsen hier en daar. Op een gegeven moment zullen ze op
een plek komen waar ze perfect in hun complementaire base passen en zullen ze
aangetrokken worden door de Coulombkracht. De Coulombkracht zorgt dus voor de binding
tussen twee complementaire basen en maakt andere combinaties elektrostatisch onmogelijk.
Inkjet printer
De inktdruppeltjes in de printer passeren eerst een elektrode, waar ze wel of niet geladen
worden. Daarna gaan ze doorheen twee geladen platen (= vlakke condensator met
homogeen elektrisch veld). Als het druppeltje op het blad terecht moet komen, blijft het
ongeladen en gaat het rechtdoor en naar het papier. Indien er geen inkt op het blad mag
komen, wordt het druppeltje geladen in de elektrode en afgebogen tussen de twee platen.
Werking hart/myocardiale cellen
In het hart vinden we myocardiale cellen terug. Dit zijn cellen die elektrische activiteit kunnen
geleiden.
In rust zijn deze cellen gepolariseerd. Dat wil zeggen dat er een potentiaalverschil is tussen
de extracellulaire ruimte en binnenin de cel. Buiten de celmembraan is de omgeving meer
positief geladen, terwijl de cel vanbinnen meer negatief geladen is. Er is netto geen
vectorsom. Door een impuls van buitenaf (elektrische puls gegeven door de sinoatriale
knoop) is er een instroom van Na+ naar de binnenkant van de cel. Dit komt doordat de
permeabiliteit van het celmembraan voor Na+-ionen verandert. Deze zorgen ervoor dat lokaal
het ladingsevenwicht volledig omgekeerd wordt. De cel wordt gedepolariseerd.
Bij relaxatie is er een uitstroom van K+ van binnen de cel naar de extracellulaire ruimte.
Hierdoor wordt de cel gerepolariseert en gaat hij terug naar zijn rusttoestand.
Elektrocardiogram
