Materie en materiale - Christelike Biblioteek

3.2 Lug as materieEienskappe van lug waarvan jy reeds in vroeër grade geleer het:• Lug word oral rondom ons aangetref en beslaan dus ruimte.• Lug wat beweeg veroorsaak wind.• Alle lewende plante en diere gebruik lug vir asemhaling.• Suiwer lug onderhou verbranding. Dit is die suurstof in die lug wat verbrandingonderhou.• Lug bevat ook waterdamp. Het lug ook gewig?mekaar balanseer. Merk elkeen se posisie. Blaas die ballon styf op en hang die klippie ofgewig en die ballon weer in dieselfde posisie op. Neem waar wat gebeur.Balanseer die stok nog as die ballon opgeblaas is?Hoekom is die ballon nou swaarder?windpomp laat beweeg.3.3 Lugdrukmekaar en teen ander dinge wat in hul pad kom. Hierdie botsings veroorsaak lugdruk ofverwyder word, sal die druk buite die houer meer wees as die druk binne die houer. Lees dieware verhaal van wat in 1654 gebeur het…56

Gevolgtrekking: Die stoom dryf die lug uit die blik uit. As die stoom in die blik afkoel,teen die kante kan druk nie. Dus druk die lug of atmosferiese druk, aan die buitekant van dieblik, die blik inmekaar.Eksperiment 2 2. Slaan nou met jou vuis op die punt wat oorsteek soos in die skets aangedui.3.plat sodat daar min lug tussen die tafelblad en die papier is.4. Slaan nou weer op die punt wat oorsteek.Kom jy agter dat dit moeliker was om die plankie die tweede keer te laat beweeg?Gevolgtrekking: Die lugdruk druk die vel koerantpapier styf teen die plankie vas. Dieatmosfeer of lug kan dus afwaarts ook druk.Eksperiment 33. Druk jou hand op die koevert en keer die glas versigtig om.Kyk wat gebeur. Die water val nie uit nie want die lug druk vanonder teen die koevert hou die water in die glas. Die lug druksterker op aswat die water afdruk. Die atmosfeer of lug kan dus opwaarts ook druk.58

Hoe maak die natuur gebruik van lugdruk?Die lug onder die skyfies word uitgedruk en die lugdruk hou dan die pote teen die oppervlakvas. voorwerpe kan vasklou. Die lug of water onder die suiersword uitgepers sodatdie lugdruk en die drukking van die water die arms teen die rotsevasdruk.hulle, met behulp van die lugdruk, aan die klippe vaskleef.Die wildewingerd (Virginia creeper) kan teen mure opklim omdatdit skyfies het wat teen die muur deur die lugdruk vasgedruk word.Nog eksperimente met lugdruk om stygkrag te verduidelik(die krag wat voëls en vliegtuie in die lug hou)Aktiwiteit 3Groepwerk2. Draai die tregter nou onderstebo. Hou die bal in die tregter en blaas afwaarts. Skryfneer wat gebeur wanneer jy die bal laat los terwyl jy blaas.Blaas afwaartsHou bal met vingers in tregteren blaas dan terwyl jy die ballos.59

Blaas nou op die reep papier. Wat gebeur daarmee? Skryf neer wat jy sien.Verklaring:Hoër lugdrukbo-op ballae drukLug vloei vinnigonder balMinder of meer druk? beweeg, dit minder druk uitoefen. Jy kon dus nie die tafeltennisballetjie uit die tregter blaasnie, want die lugdruk op die bal was groter as die lugdruk onder die bal.laer drukBogenoemde beginsel word ook gebruik in die ontwerp van vliegtuie se vlerke. Lug wat oordie vlerk beweeg, moet verder gaan as lug wat onder die vlerk deur beweeg. Lug moet ookbokant die vlerk vinniger beweeg as onder. Die opwaartse lugdruk op die vlerk is dus groteras die afwaartse lugdruk op die vlerk. Die vlerk word dus deur die lug opgelig (stygkrag).mense droom al vir eeue daaroor en baie het gesterf in hul poging voordat dieeerste sweeftuie, ballonne en vliegtuie uitgevind is. Die groot probleem isnatuurlik swaartekrag (meer hieroor later) – die krag wat dinge na die aardeaantrek. Hoe kry voëls dit dus reg? hou indien dié krag sterker is as swaartekrag. Voëls gebruik ook stygkrag om in die lug tesweef. George Cayley het in 1804 die eerste modelsweeftuig gebou en Orville en WilburWright het in 1903 die eerste aangedrewe vliegtuig gebou en gevlieg. Dit het sowat 800m vergevlieg voordat dit op sy buik geland het. Die eerste vliegtuie (tweedekkers genoem omdathulle twee stelle vlerke gehad het) het skroewe gehad watdie krag voorsien het om die vliegtuig voerentoe te beweeg.Helikopters met een groot skroef of rotor bo, is in 1939 deur voorgestel het. Hy het baie vliegmasjiene geteken, maar dieeerste wat suksesvol was, is eers 500 jaar later gebou.60

Aktiwiteit 4Jy benodig:• Papier• Stywe papier• Wondergom• Skuifspelde1. Ontwerp jou eie vorm of gebruik een van die ontwerpe regs.van hoe lank dit in die lug bly. Gebruik skuifspelde en wondergom om die regte balansen die langste vlug te kry.3. Dink hoe jy jou sweeftuig andersins sou kon aandryf, byvoorbeeld deur rek- ofsonkrag.Aktiwiteit 5Individueel1. Hoe kan ons bewys dat lug gewig het en dus materie is?2. Noem twee voorbeelde van diere wat met behulp van lugdruk beweeg.3. Verduidelik so eenvoudig moontlik hoe vlerke werk.4. Wie het die eerste aangedrewe vliegtuig gebou en gevlieg?5. Wat is die eerste vliegtuie genoem en hoekom is hulle so genoem?gevlieg het nie, stel jou voor hoe dit sal wees of sê hoekom jy dit graag sou wou doen.61

3.4 Kragte: trek en stootAktiwiteit 6Werk in pareKyk na die volgende prentjies en skryf (in jou skrif) langs elkeen se nommer watter krag (trek,stoot, stut, draai, ensovoorts) gebruik word om die aksie uit te voer.1. 2. 3. 4. 5.6. 7. 8. 9. 10.Wat is krag?Kragte word die heeltyd ten opsigte van alles toegepas. Trouens, sonder krag sou niks gebeur word, is Newton, genoem na die uitvinder van swaartekrag, Sir Isaac Newton.1 kg = 10 Nbyvoorbeeld:3N suidwaarts:of 4N ooswaarts:62

Aktiwiteit 7Groepwerk hieronder oor in jou skrif en bepaal dan elke keer die grootte van die krag in Newton.Voorwerp1 potlood5 potlode10 potkodeSkêrJou eie gewig (onthou: 1kg = 10N)Drukkrag en drukGewig in gram(g)Gewig in Newton (N)gewig. Die drukkrag op die oppervlak is die totale krag wat daarop uitgeoefen word.voorwerp op die duimspyker in jou handpalm.Uit hierdie voorbeeld is dit duidelik dat dieselfde krag op die duimspyker en die vuurhoutjiedoosDie druk wat die duimspyker op jou hand uitoefen is baie groter as die druk wat dievuurhoutjiedoos uitoefen, omdat die oppervlakte van die duimspyker baie klein is.By druk is daar dus twee groothede van belang, naamlik krag en oppervlak.• Druk is die krag wat per eenheidsoppervlak uitgeoefen word.• Die eenheid waarin druk gemeet word, is Newton per vierkante meter of kortwegPascal (Pa)1 pascal (Pa) = 1 N/m263

Aktiwiteit 8dit op die baksteen.3. Merk die kante van die baksteen op die vel papier af.4. Meet die lengte en breedte in meter en bereken die platkant se oppervlakte in vierkantemeter.5. Werk nou die druk wat die baksteen en ander voorwerpe uitoefen soos volg uit:VoorwerpGewig(N)Lengte(m)Breedte(m)Oppervlakte Druk in Pascal N/m 2m 2 Gewig÷oppervlakteBaksteen 16 N 0,2m 0,1m 0,02m2 800N/m2WoordeboekAktetasBoekrakOns het bepaal dat die druk wat die baksteen uitoefen 800N/m2 is. Dit beteken dat op elkeJy kan dus dink dat wanneer die baksteen op sy kopkant lê, die druk groter gaan wees as opsy platkant. Daarom besef jy seker ook nou hoekom skoenhakke sulke merke op vloere kantrap.Vir dieselfde rede het kamele, wat in dik, sanderige woestyne bly, breë, plat pote en rooibokkewat op harde grond leef, weer klein en spits hoewe.Die uitwerking van kragte• Krag kan iets wat stilstaan, laat beweeg.• Krag kan iets wat beweeg tot stilstand bring.• Krag kan iets wat beweeg van rigting laat verander. Voorbeeld:Valskermspringers kan die spoed waarteen hulle na die aarde val,verander. ’n Valduiker kan, terwyl hy val, ’n spoed van tot 200km per uur bereik. Wanneer hy met ’n bestendige spoed val, is dielugweerstand en die swaartekrag gelyk. Hy kan sy spoed versneldeur sy arms in te trek. Dit verminder sy lugweerstand. Wanneer hysy valskerm oopmaak, word die lugweerstand baie groot omdat diehele valskerm nou teen die lugdeeltjies druk. Die valduiker se valword baie gou vertraag en hy sweef dan baie stadiger grond toe.64

Newton – die kosmiese denker wat deur ’nvallende appel betower isDaar word vertel dat toe Newton ’n appel uit ’n boom sien val het,hy wou weet hoekom appels altyd af val en nie op nie. Newton hetontdek dat ’n krag alle voorwerpe af aarde toe trek. Die aarde het ’naantrekkingskrag wat swaartekrag genoem word en dit beïnvloedalles.Newton was ’n beskeie mens wat in stilte voortgewerk heten blykbaar nooit van plan was om sy belangrike bevindingswêreldkundig te maak nie. TotdatEdmund Halley (einste hy na wiedie bekende komeet genoem is)van Newton se merkwaardige werkverneem het...SIR ISAAC NEWTON (1642-1727) was een vandie wêreld segrootste wetenskaplikesDit is egter nie die enigste wetenskaplike bevinding waarvoorhy tot vandag toe geëer word nie. Newton het boonop die aardvan lig bestudeer en bevind dat wit lig uit al die kleure vandie spektrum saamgestel is – kleure wat deur ’n glasprisma vanmekaar geskei kan word.en begin wonder...Hy het hom in verskillende natuurverskynsels verdiep, ondermeer ’n komeet, die bewegings van die planete en die ligkringeom die maan.Terwyl hy nog besig is om daaroor na te dink, bemerk hy die vallende appel en verbind hydit met sy bepeinsings oor die maan. Hoe ver in die lug op, mymer hy, strek die krag wat dieappel nou net laat val het? Sou dit nie dalk so hoog wees dat dit tot by die maan en nog hoërreik nie? En só begin Newton vermoed dat die kragte wat die maan in sy baan hou eintlikmaar dieselfde swaartekrag is wat voorwerpe grond toe laat val.Nou kan dit nie meer net by die maan en die appel bly nie. Hoe meer hy met homself oor dienatuur en veral oor die sterrehemel redeneer, des te meer gevalle van swaartekrag vermoedhy.Die son oefen krag uit op die planete, die komete en meteore, die planete op mekaar en elkeenop sy mane (as die betrokke planeet wel mane het), bevind hy. Wat meer sê, Newton berekendat enige twee liggame in die ganse materiële geskape werklikheid ’n aantrekkingskrag opmekaar uitoefen -- selfs jy en, sê, ’n dolende stuk ruimterots miljoene ligjare van jou af.Sy gevolgtrekkings staan vandag bekend as Newton se universele wet van swaartekrag.Hierdie wet beheers die bewegings van alle hemelliggame. Die grootte van die krag hangaf van hoeveel materie die hemelliggame bevat en hoe ver hulle van mekaar is. Hoe meermaterie hulle bevat, hoe groter is die krag wat hulle op mekaar uitoefen. Hoe verder hulleweer van mekaar is, des te kleiner is die krag, en as die afstand verdubbel word, word die krag’n kwart so groot.65

Newton se drie wette van beweging• Die eerste wet van beweging: die Wet van traagheid - hoe groter die massa van ’nliggaam is, hoe meer krag het ons nodig om dit op te lig of te beweeg• Die tweede wet van beweging: die versnelling wat ’n liggaam ondergaan is, volgenshierdie wet, regstreeks eweredig met die krag wat daarop uitgeoefen word en diebeweging vind in die rigting van die krag plaas. Byvoorbeeld hoe groter die massavan ’n klip is, hoe meer krag is nodig om dit net so ver as ’n ligte klippie te gooi.• Die derde wet van beweging: die kragte wat twee liggame op mekaar uitoefen, issteeds ewe groot, maar teenoorgesteld gerig. Daarom word die wet ook die beginselvan aksie en reaksie genoem. Byvoorbeeld: wanneer twee min of meer ewe sterktoutrekspanne teen mekaar meeding, staan die tou die meeste van die tyd doodstil,want die krag wat die twee spanne op die tou uitoefen, is ewe groot en teenoorgesteldgerig. As span A ’n bietjie sterker begin trek, moet span B ook sterker trek, om teverseker dat die reaksie (span B) gelyk bly aan die aksie (span A).Aktiwiteit 9Groepwerk1. Watter gevolgtrekking het Newton gemaak oor die aantrekkingskrag tussen hemelliggametoe hy die vallende appel bestudeer het?2. Wie het op die ou end Newton se boek oor sy swaartekragwette gepubliseer?3. Doen die volgende eksperiment en sê dan aan die einde watter een van Newton sebewegingswette betrokke was by die eksperiment.EkperimentEen persoon moet die tydsduur van die gooi meet. Wanneer die bal die persoon se handverlaat, word die stophorlosie gedruk en weer wanneer die bal land. Skryf die tyd neer.Berekening: Die hoogte wat die bal bereik het, H, kan met die volgende formule berekenword:tydH = 5 x 2tydx 2(As die tyd in sekondes is, sal die hoogte in meter wees)66

3.5 Magnete en magnetismeVerskillende vorms waarin magnete voorkom:Eienskappe van magnete:• Hulle kan aantrek of afstoot• Hulle kan rigting aandui• Hulle kan magnete van sekere stowwe maakMagnetiese en nie-magnetiese stowwe:Voorwerpe wat deur magnete aangetrek word, word magnetiese stowwe genoem, byvoorbeeldyster, staal, nikkel en kobalt (meeste metale is magnetiese stowwe).Voorwerpe wat nie deur magnete aangetrek word nie, word nie-magnetiese stowwe genoem.Kyk of jy kan sien watter van die onderstaande voorwerpe magneties is en watter nie:Let wel: Magnete kan stowwe deur sekere stowwe soos glas, hout, papier, rubber en leeraantrek maar kan nie ander stowwe deur magnetiese stowwe aantrek nie. Magnetiese stowweMagneetpole67

Wanneer horisontale magnete vry in die rondte kan draai, kom hulle tot rus sodat die N.-poolna die magnetiese noordpool van die aarde toe wys en die S.-pool suid.Die veld by N-N-poleDie veld by N-S-polemagneet plat lê68

Aktiwiteit 10Eksperimenten stut dit met twee houtstroke sodat dit gelyk lê. potlood.3. Kyk hoe die ystervylsels hulleself langs die veldlyne in die magneetveld rangskik.Die patroon vanstaafmagneetAktiwiteit 11Maak jou eie kompas(of juffrou demonstreer in klas hoe om een te maak)Die kompas is ’n wonderlike instrument wat vir ’n mens die koerskan aandui as jy êrens in die vreemde is en glad nie meer seker iswaar noord of suid is nie. In der waarheid is dit ’n vry bewegendemagnetiese naald.Wat jy nodig het: ’n groot naald, ’n klein stukkie kurk of polistireen,’n magneet, ’n piering met water.Eers moet jy die naald in ’n magneet verander. Dit word diemagnetisering van die naald genoem. Om dit te doen gebruik jy diemagneet. Stryk twintig keer ligweg met een pool van die magneet indieselfde rigting oor die volle lengte van die naald.Binne-in die naald wys die metaaldeeltjies gewoonlik kruis en dwarsin allerhande rigtings. Sodra jy die naald met die magneet bestryk, verskuif die deeltjies engaan lê hulle almal in dieselfde rigting.Die naald bly ’n magneet solank die deeltjies parallel lê.’n Ou kompas.Foto: U.S. Library ofCongessNou kan jy jou gemagnetiseerde naald gebruik om jou kompaste maak. Plaas die naald op ’n stukkie kurk of polistireen watop die water in ’n piering of bakkie dryf. Die naald sal draai ennoord-suid wys, net soos die naald van ’n regte kompas.Waarskuwing: As jy ’n magneet laat val of kap, versteur jy diemetaaldeeltjies sodat hulle nie meer in dieselfde rigting lê nie.Die magneet verloor dus sy magnetiese krag.69

Magnete en elektrisiteitOmstreeks 1820 het ’n Deense wetenskaplike, Hans Christian Oersted, ontdek dat elektrisiteitwat in ’n draad naby ’n kompasnaald vloei, die naald van sy noord-suid-rigting af laat wegswaai.Sedertdien het wetenskaplikes baie skakels tussen elektrisiteit en magnetisme gevind.Wanneer elektrisiteit byvoorbeeld deur ’n spoel geïsoleerde draad vloei wat om ’n yster- ofstaalstaaf gedraai is, verander die staaf in ’n magneet. Dit word ’n elektromagneet genoem.Die elektrisiteit wat deur die stywe windinge van die draad vloei, veroorsaak ’n sterkmagnetiese krag van die een end van die spoel af tot by die ander end. Hoe meer windingevan die draad hoe sterker is die magnetiese krag.As die staaf van yster is, bly die yster net magneties terwyl elektrisiteit deur die draad vloei.Dit is ’n tydelike magneet. Maar as die staaf van staal is, bly dit magneties selfs wanneer dieelektriese stroom afgeskakel is. Dit is ’n permanente magneet.Aktiwiteit 12Maak jou eie elektromagneetDie illustrasie hieronder is eintlik selfverklarend: ’n ysterspyker word in ’n elektromagneetomskep deur ’n elektriese stroom. Sodra die stroom afgeskakel word, verloor die spyker symagnetisme.70

Algemene gebruike van magnete• Magnete word in kompasse gebruik om rigting aan te dui.• Sommige skroewedraaiers is gemagnetiseer om yster- of staalskroewe op te tel ofvas te hou as hulle ingeskroef word.• Sommige voorwerpe het magnete in hulle om hulle vas te heg aan staal-ofysteroppervlakke, byvoorbeeld sommige asbakkies in motors. oog te verwyder.• Sommige speelgoed het magnete wat mekaar afstoot of aantrek.• Magnete word byvoorbeeld gebruik in telefoongehoorstukke, klein elektriese motorsen luidsprekers van radio’s.Aktiwiteit 13Individueel (beantwoord vrae in jou skrif)lood, staal en hout?4. Vul die ontbrekende woorde in: en sy S.-pool ___________ wys. ongelyksoortige pole sal mekaar ____________. 6. Gee drie eienskappe van magnete.71