Leerlingen in havo5 zijn op dit moment bezig met geluid (vandaar de BoomWhackers van laatst). Vorige week vrijdag hebben de leerlingen de geluidssnelheid in lucht bepaald met behulp van resonantie. Deze ontstaat door een speakertje geluid te laten produceren in twee PVC buizen die precies in elkaar passen.
Leerlingen starten met het nadenken over hoe ze de golflengte gaan bepalen in deze situatie. De uitleg is namelijk geweest met een gelijke lengte van de snaar of buis en de hogere boventonen. In deze proef blijft de frequentie gelijk maar verandert de lengte van de buis. Het kost leerlingen flink wat denkwerk om te beredeneren dat de golflengte hetzelfde blijft wanneer de lengte van de buis veranderd wordt.
Leerlingen krijgen van mij de opdracht om twee buizen onder elkaar te tekenen van twee verschillende lengtes. Hierin moeten ze aangeven waar zich buiken bevinden als er in deze buizen resonantie optreedt. Leerlingen weten niet of het speakertje een buik of knoop veroorzaakt en ik benadruk dat dat niet nodig is. Wanneer de leerlingen namelijk beredeneren dat in beide lengtes een buik aan het uiteinde zit weten ze dat in de langere buis een buik zit op de plek van buik in de kortere buis. Op deze manier kunnen ze de andere buiken en knopen intekenen. Hieronder zie je hoe één van mijn leerlingen het heeft getekend.
Dan gaan de leerlingen aan de slag met de PhyPhox app als toongenerator. Op het bord staat een tabel met frequenties waar elke leerling er eentje kiest. Met deze frequentie gaan de leerlingen aan de slag: ze zetten de toongenerator op hun gekozen frequentie en schuiven de buis uit totdat het geluid maximaal wordt. Dit herhalen ze voor andere lengtes door de buis weer te verlengen. Deze frequenties zorgen bij 50cm buizen voor 3 resonantielengtes. Wanneer ze hiermee de gemiddelde golflengte hebben berekend schrijven ze de golflengte die ze bepaald hebben op het bord in het schema bij hun naam.
Leerlingen moeten er van mij een recht evenredig verband uit krijgen dus ze moeten nadenken wat er op welke assen komt. Ze beredeneren vrij vlot dat frequentie-golflengte een omgekeerd evenredig verband is. Ze zullen de frequentie om moeten rekenen naar de trillingstijd om een evenredig verband te krijgen. De leerlingen van dit jaar hebben netjes gemeten zoals de grafiek laat zien:
In de discussie is het de bedoeling dat ze de meetfouten bekijken en ideeën voor verbetering of vervolgonderzoek. Deze leerling laat in elk geval wel weten waarom het toch fijn is om maar één meting te doen in plaats van de gebruikelijke tien :-)!
Ik heb het geheel ooit uitgewerkt voor een collega dus ik deel het hier ook: gebruik het, pas het aan en deel het!
