Categorie archief: natuurkunde

VRIJESCHOOL – 6e klas – natuurkunde – (3-5)

Geplaatst op 22 juni 2019| Een reactie plaatsen

.

Thor Keller, Erziehungskunst jrg. 53 nr.6 1989
.

LICHT EN DONKER

Vanuit zijn omvattende kennis over de opgroeiende mens heeft Rudolf Steiner al in 1919 het begin van het natuurkundeonderwijs voor de 6e klas voorgesteld.
Rond het twaalfde jaar, in het laatste derde deel van de tweede zevensjaarsfase, hebben de kinderen een verdere stap bij het begrijpen en leren kennen van de aarde gezet, waarin de kracht van het causale denken in hen begint te ontwaken.*

*Bij de zevenjaarsfasen en de onderverdeling daarvan gaat het niet om van een buiten aangedragen schema, maar om de waarneming van veranderingen op het gebied van het gevoelsleven, zoals iedereen die veelvuldig met kinderen heeft te maken, zelf kan waarnemen. Wanneer daarbij de waarnemingsresultaten van Steiner met die van oudere tijden overeenkomen, is dat niet in tegenspraak met de geldigheid van zijn kennis.
Literatuur over deze leeftijd: Müller-Wiedemann – Mitte der Kindheit
Kiefel: De verandering rond het twaalfde jaar, Erziehungskunst 12/80 blz. 723 (niet op deze blog vertaald)

Vooral de jongens willen hun aardse omgeving met al die belangrijke en interessante verschijnselen van het dagelijks leven, de techniek en het verkeer doorgronden.
Was Rudolf Steiners leerplanaanwijzing in 1919 nog revolutionair, vandaag de dag lijkt die, van buitenaf beschouwd, ouderwets. Want op de reguliere scholen worden de kinderen van de tweede, derde klas bij de heemkunde toch al met de grondslagen van onze technische omgeving geconfronteerd. Dat betekent echter een vervroeging, een aanslag op de nog dromende kinderziel die zich nog in een mythische sfeer bevindt en die de beelden van mythen, legenden en sagen voor zijn ontwikkeling nodig heeft.**

**Piaget: Het morele oordeel bij het kind; oordeel en denkproces bij het kind
Picht: Legenden. Over de vertelkunst in de tweede klas, Erziehungskunst 4/79 blz. 192. Niet op deze blog vertaald.
Behrens: Beelden om na te volgen, Erziehungskunst 6/85 blz. 373, op deze blog vertaald

De voor het denken noodzakelijke geestkracht dient in deze leeftijdsfase nog de opbouw van het lichaam. Deze kracht maakt zich daar stap voor stap los van en wordt dan pas vrij om de wereld intellectueel te begrijpen.***

***Leber: Het menselijke etherlijf, Erziehungskunst 4/87. Gedeeltelijk op deze blog vertaald.

Het vrijeschoolleerplan van de eerste tot de vierde, vijfde klas houdt met deze ontwikkeling rekening. Laat je echter in de zesde klas achterwege deze vrij geworden krachten te oefenen en te scholen, dan liggen ze al spoedig braak en verkommeren of ze beginnen te woekeren, voor zover de kinderen ze buiten school niet benutten. Daarmee zouden we echter hun pedagogische ontwikkeling en vorming weggeven, ja in de weg staan en aan de andere kant in de leerling het onbestemde, dikwijls onbewuste gevoel oproepen dat je op de vrijeschool ‘niet echt iets leert’, d.w.z. niet leert, wat je nodig hebt.
Want als net zo belangrijke opdracht als het tot ontwikkeling brengen van alle vaardigheden, noemde Rudolf Steiner de positie van de jonge mens in de al genoemde sociale omgeving.

In de Erziehungskunst 7-8/86. op deze blog vertaald werd er gesproken over de akoestiek in het eerste natuurkundeonderwijs. Hier volgt nu een verslag over de optica. Heel bewust is de schrijver een andere weg gegaan dan Manfred von Mackensen die bewandelt.+ Dat wordt hierna gemotiveerd.

+Von Mackensen: Klank, licht en warmte

Door zijn zintuigwaarnemingen ontwaakt in het kind bij het eerste leren kennen van de wereld in de gestalte van moeder, vader, broertjes en zusjes en het eerste speelgoed het eerste ‘bewustzijn.’ Stap voor stap verovert hij op deze manier de wereld. Daarbij zijn vooral oor en oog werkzaam. Is er niets te horen, niets te zien, dan gaat er geen zintuigprikkel uit en het bewustzijn dooft uit. Daarom leggen we de kinderen dan ook bij het (in)slapen in een donkere, stille ruimte. Vandaaruit bezien is het een ernstige en belangrijke vraag of je de natuurkundeperiode licht/donker met het beleven van de duisternis moet beginnen (nog helemaal afgezien van het feit dat jonge scholen dikwijls bijna geen mogelijkheid hebben om een ruimte volledig te verduisteren. In zo’n situatie bevond de schrijver zich, één wand van het klassenlokaal bestond volledig uit ramen en alle lichtproeven moesten tot de achtste klas bij daglicht uitgevoerd worden; (het ging uitstekend).

Wat gebeurt er wanneer het donker wordt? De mensen, vooral de kinderen, worden bang. Tegenwoordig is het niet meer zo, wat de schrijver als kind steeds weer meemaakte: alleen maar een zwak peertje in de keldergang, de eigenlijke kelder lag achter een donkere hoek, nauwelijks verlicht door het kleine, diepliggende en geblindeerde raam onder straatniveau. Het was onaangenaam aardappelen of kolen te halen. Wat deed je dan? Luid hoorbaar lopen of zingen. En zo moet een zesde klas ook wel reageren als het licht uitgaat en zij in het donker zitten. De optredende bangheid en ja, angst dwingt tot lachen, roepen, schreeuwen; bovendien verleidt de donkerte ertoe allerlei uit te halen. Zo is een oplettende stemming nauwelijks te bereiken. Zelfs bij een nacht- of een vroege ochtendwandeling kan een klas nauwelijks een langere tijd stil blijven en luisteren. En toch moet iedere klas, wanneer het maar mogelijk is, samen een zonsopkomst beleven.

We begonnen met de kleurenleer, nadat we bij de eerste akoestiek naast de in het bovengenoemde artikel beschreven proeven nog die van de klankgeleiding en -snelheid alsook de resonantie gedaan werden. Besproken werden ook nog de bij de zonsopkomst klinkende Kolossen van Memnon; het ‘oor van Dionysos‘ op Sicilië, dat een zacht fluisteren aan het eind van de grot tot een groot geluid bij de ingang versterkt; de echomuur in de tempel van de hemel bij Peking waar je ieder in de tuin gefluisterd woord hoort; de akoestische verschijnselen van het antieke theater en de akoestische klankschalen in de Romaanse kerken (Zie ‘Goetheanum’ 7/1977)

We lieten een diaprojector door een met water gevulde glasbak schijnen en goten er langzaam zeeploog bij dat de vorige dag klaargemaakt was. 
Het schijnsel veranderde van kleur: van geelachtig naar geel, naar oranje en rood. Wanneer we achter de glasbak een zwarte plaat zetten en we lieten het licht van opzij schijnen, ontstond er bij weinig oplossing een teer blauw.
Ook met perkamentpapier, doorschijnend plastic of het ‘Goetheglas‘ kun je deze verschijnselen, o.a. het ontstaan van de lichte kleuren, goed laten zien.

Aan de hand van deze verschijnselen bespraken we de wonderen van de natuurverschijnselen, die wij voor een deel vanaf de eerste klas bewonderd hebben: de oranje kleur van de zon ’s morgens, de gele kleur daarvan gedurende de dag en de roodachtige ’s avonds en voordat er regen komt; de blauwe, op grote hoogten zwarte hemel, de blauwachtige kleur van dunne rook voor een donker bos en de oranje kleur ervan voor de heldere hemel; zon- en maanhalo, kleurige verschijnselen bij schemering bij beslagen ramen; de bergen die er in de verte blauwachtig uitzien en de gele ijsbergen, de blauwe grot op Capri; het roodachtige licht op een grote diepte in zee. Al deze verschijnselen zijn natuurkundig met hulp van de proeven die we deden, te doorzien.

Ook kunnen de kinderen aan de hand van deze proeven het ontstaan van de kleuren uit het samenspel van licht en donker beleven en ze begrijpen het woord van Goethe: ‘De kleuren zijn de daden en het lijden van het licht’. Goethe heeft bij zijn onderzoek naar de kleurenleer de zesdelige kleurencirkel ontwikkeld. Als je geel en blauw als de twee oerkleuren neemt, dan kan je rood-geel-blauw de drie primaire kleuren noemen. In de kleurencirkel vormen steeds twee primaire kleuren een mengkleur die daartussen ligt: de tegenkleur of de complimentaire kleur die er tegenover ligt:

                                                                   rood

                                                    oranje                   violet

                                                       geel                   blauw

                                                                   groen

De kinderen zijn door de schilderles allang vertrouwd met de mengkleuren.

Als volgende proeven volgden de drie kleurenschaduwen. Een lichtbron kan het daglicht of een felle lamp zijn; het kleurige licht lieten we ontstaan met gekleurd glas in een diaprojector. De tegenkleur is prachtig te zien in de schaduwbeelden. Ditzelfde verschijnsel vertoont zich, wanneer je een zwart figuur op een stuk karton van één kleur legt en daaroverheen doorschijnend doorslagpapier of perkamentpapier.

Dan volgden de proeven met de kleurige nabeelden. De kinderen keken licht wegdromend een tot twee minuten naar een kleurvlak, daarna naar een wit vlak. Het nabeeld verschijnt in de tegenkleur.

Daarna proeven met het prisma. Het is het beste wanneer je ieder kind een glasprisma geeft, anders laat je ze door een groot waterprisma naar de verschillende zwart-wit platen kijken:

De kinderen ontdekken dat de blikrichting afgebogen wordt en dat aan de zwart-witte randen uit de heldere, warme kleuren, resp. donkere, koude kleuren ontstaan. Als regel vind je: gaat in de richting van de afbuiging wit als eerst, dan ontstaan de warme kleuren, gaat zwart voorop dan de koude kleuren. Hetzelfde fenomeen doet zich voor bij iedere blik door het prisma in de klas, dus ook daar waar lichte en donkere kleuren aan elkaar grenzen.

Bij de volgende proeven legden we een munt op de bodem van een kan en goten er water in. De munt en de bodem leken wel omhoog te komwn. Toen zetten we een ijzeren stang schuin in het water, die leek aan het wateroppervlak een knik te hebben. Ten slotte lieten we een lichtbundel schuin in een met water gevulde bak vallen; aan de oppervlakte werd deze duidelijk naar onderen afgebogen. 
Toen hebben we de wetmatigheden besproken en ernaar gezocht waar je deze verschijnselen in het dagelijks leven kan vinden, namelijk overal waar wij in het water kijken. 
Beide verschijnselen zijn een uitdrukking van dezelfde wet: De blikrichting, resp. de luchtbundel wordt bij een verandering van een dunnere naar een vastere stof (lucht-water) naar de dichtere toe, gebroken. De dichtere stof biedt in zekere zin meer weerstand en buigt zo de richting van het licht af. De afbuiging door het prisma berust op dezelfde wetmatigheid.

 Tot slot van het licht-donker laat je zien hoe door een lensopening (een klein gat in een groot vel karton) op een perkamentscherm een kaars afgebeeld wordt of een raam van de klas, misschien zelfs het landschap. Van karton kunnen de kinderen dan zelf aan de verdere ontwikkeling van de camera obscura bouwen.
Het verschijnsel berust op de mogelijkheid van ieder ‘lichtpunt’ de totale omgeving af te beelden. Zo kan men tegenwoordig bv. de hele bijbel met bijna 2000 bladzijden zo verkleinen dat deze op een dia of een postzegel past, die je dan ook weer kan vergroten.

De kinderen hebben in hun periodeschrift de proeven en de door de leraar gegeven tekst met de wetmatigheden erin opgeschreven en een paar proeven getekend. Op deze manier hebben ze zelf hun ‘leerboek’ geschreven, zoals Rudolf Steiner aanraadde. Ze leren door het begrijpen van de beschreven verschijnselen de noodzakelijke kennis van de natuurkundige wetmatigheden.
Het onderwijs zelf werd steeds gegeven volgens de door Rudolf Steiner++ gestimuleerde drie stappen bij de proeven: proef – herhalende beschrijving – de volgende dag bespreking van de wetmatigheden.

++Steiner: Menschenerkenntnis und Unterrichtsgestaltung, GA 302, vdr. 6, vertaald
GA 320, vdr. 2 en 3
alle gangbare natuurkundeboeken

De schrijver heeft in de zesde klas niet alleen de geplande vier weken, maar twee keer drie weken natuurkunde gegeven. Dat gebeurde om genoeg tijd te hebben voor het verwerken van de proefbeschrijvingen. Dagelijks werd iedere proefbeschrijving twee, drie, misschien wel vier keer voorgelezen en wat niet goed was werd verbeterd, wat ontbrak aangevuld en het overbodige eruit gehaald. Daarbij hechtten we waarde aan kort en bondig. Want we zijn van mening dat het uitvoerige beschrijven van procesen of voorwerpen niet in de natuurkundeles thuishoort, maar bij Nederlands geoefend moet worden. Bij natuurkunde komt het erop aan het proefverloop kort en bondig weer te geven en niet op de apparaten of de opbouw daarvan komt het aan. Het begrijpen van natuurkundige processen zou in een ander geval moeilijker worden. Twee voorbeelden mogen dat verduidelijken:

‘Wij lieten een diaprojector door een waterbak schijnen die met water gevuld was en daar goten we langzaam zeeploog bij. Het water werd steeds troebeler en het licht werd eerst geelachtig, toen oranje, rood en ten slotte dieprood.

‘We hielden een ijzeren staaf schuin in het water. Het leek erop dat hij bij het wateroppervlak geknikt was.

Wanneer op deze manier van proefbeschrijvingen goed wordt geeoefend,  kunnen de kinderen dat in de volgende klassen en je hebt meer tijd voor de proeven en de noodzakelijke betekenissen. Houd je in de loop van de periode een goed tijdverdeling aan, dan is het mogelijk ook bij de andere natuurkundige aspecten, de warmteleer, magnetisme en de statische elektriciteit ongeveer elk twaalf tot veertien proeven met wezenlijke wetmatigheden uit te werken. De kinderen oefenen daardoor hun denken en beginnen de verschijnselen in de wereld te doorzien.  Dat geeft hun de noodzakelijke zekerheid vooral wanneer het lukt – en dat is bij natuurkunde helemaal niet makkelijk – steeds weer bij de mens of bij wat er in de menselijk samenleving gebeurt, aan te knopen.

.

Natuurkunde: alle artikelen

klas 6: alle artikelen

VRIJESCHOOL in beeld: 6e klas

 

1839

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

Een reactie plaatsen

Geplaatst in natuurkunde, Uncategorized

Getagged , , , ,

VRIJESCHOOL – Natuurkunde – kleur (4-1)

Geplaatst op 27 oktober 2018| Een reactie plaatsen

.

Het principe van Yang en Yin in de natuurwetenschap

Kleurenleer tussen licht en duister

Tao, dat gezegd kan worden, is niet het eeuwig Tao.
De naam, die genoemd kan worden, is niet de eeuwige Naam.
Onnoembaar is de oorsprong van hemel en aarde.

Zo begint het ongeveer 2500 jaar geleden door Lao Tse geschreven boekje, dat de naam draagt Tao Teh King. Dat is: het klassieke boek (king) over de eerste oorzaak, die alles schept (tao) en de deugd (teh). De namen voor hemel en aarde, deze noembaarheden kenden de Chinezen toen al lang onder de namen Yang en Yin.

Yang is vader hemel en Yin is moeder aarde. Tevens hadden de uit het eeuwig Tao zich uitsplitsende polariteiten Yang en Yin vele andere betekenissen in de menigvuldige ideeën en begrippen, waarin een initiërend beginsel zijn tegenstelling vond in een volgbeginsel.
Yin werd beschouwd als het medescheppend spiegelbeeld van Yang.

Zo stonden als Yang en Yin bijvoorbeeld tegenover elkaar: creativiteit en ontvankelijkheid; mannelijk en vrouwelijk; energie en inertie; kwantiteit en kwaliteit; onderwijzen en leren; vorst en onderdanen; zomer en winter; warmte en koude; dag en nacht; vader en moeder; licht en duisternis. Wat Yin voortbrengt is aangelegd door Yang en komt dus voort uit het samenspel van Yin met Yang.

Wie waarlijk wil weten hoe de Chinezen over de duizenderlei mogelijkheden van dit samenspel dachten, zal enige jaren moeten uittrekken, die hij minimaal nodig heeft om het Boek der Veranderingen, het 3000 jaar oude I Tjing, te bestuderen.

Zoals men wellicht weet, kwam de I Tjing in de vijftiger jaren naar Europa op initiatief van Carl Jung, nadat zijn leerling en medewerker Richard Wilhelm tussen 1913 en 1923 de enorme prestatie had geleverd de Chinese tekst in het Duits te vertalen. Zo bereikte in onze eeuw deze Oosterse, Chinese kosmologie het westen. In deze kosmologie ontstaan uit de Yang-Yin polariteit acht oer-drieledigheden, maar niet de ons vertrouwde en door Rudolf Steiner op de voorgrond geplaatste drieledigheid van Willen, Voelen en Denken.

Die is wel al te vinden in een westerse kosmologie van nog oudere datum, de Israëlitische esoterische wijsheid van de Kabbala.

Tao heet daar Kether, (de kroon). Uit deze kroon emaneren twee
scheppingsbeginselen: Chokmah, dat overeenkomt met Yang, en Binah, dat met Yin overeenstemt. Deze macrokosmische drie-eenheid spiegelt zich in een microkosmische, in drie scheppingskringen (in het Hebreeuws Sephiroth genaamd), die van het Willen, het Voelen en het Denken. Deze spiegelen zich nogmaals, om in de zevende kring de scheppingsvolheid te bereiken. Aan deze wijsheid hebben wij onze week van zeven dagen te danken en aan de tien Sephiroth, de drie macrokosmische en zeven microkosmische, ons tientallig stelsel.

De westerse natuurwetenschap, die met het tientallig stelsel alles wat zij berekenen kan uitrekent, is haar esoterisch uitgangspunt totaal vergeten. De westerse filosofie en de westerse natuurwetenschap stevenden voorbij aan de kabbalistische wijsheid, die door esoterische Joodse kringen werd behouden en behoed. Mensen, die heden ten dage iets van de Kabbala afweten, iets van de tien Sephiroth, iets van Chokmah en Binah, zijn nog schaars. Mensen, voor wie Yang en Yin reële betekenis gekregen hebben, zijn er meer.

Met deze laatste begrippen voor ogen is het niet moeilijk in te zien, dat er wat hapert aan de westerse natuurwetenschap. Zij is eenzijdig en daardoor onevenwichtig. Om het op zijn Chinees te zeggen: Zij is Yang-kennis zonder Yin! Want wat doet de natuurwetenschap?

Zij spitst zich erop toe om uit het natuurgeheel grootheden los te schillen die weegbare, meetbare, telbare, berekenbare energieën zijn, die voor de westerse civilisatie bruikbare materie opleveren. Een afzonderingstactiek dus, die haar doel tracht te bereiken met ingenieuze instrumenten en machines, die met behulp van een op kwantitatieve waarden ingestelde rekenkunde konden worden geconstrueerd.

De fysica is energiek op zoek naar fysische energie. Daarop is uiteindelijk alle informatie, die zij inwint gericht. Of zij nu per astronomie spiraalnevels achter de telescoop heeft, of de door haar zo betitelde moleculen, atomen, elektronen, protonen, neutronen, mesonen, enz. onder de microscoop, of zij een explosiemotor bouwt of een kernenergiebom vervaardigt, macrokosmische of microkosmische energie heeft de doelstelling, die tot en met de harttransplantaties van de medici, niet om de voorrang vraagt, maar deze opeist. Met andere woorden: Yang.

Yang en nog eens Yang. Yang-kwantiteiten.
Yin-kwaliteiten vallen buiten de natuurwetenschap. Maar niet buiten de natuur!

Goethe, die een ras-fenomenoloog was, schreef tussen 1791 en 1810 zijn 680 paragrafen tellende ‘Farbenlehre’, waarin hij op wetenschappelijk overtuigende wijze kon aantonen dat kleuren uit licht en donker — Chinees gezegd: uit Yang en Yin — ontstaan.

Dat de officiële natuurwetenschap met haar Yang-gerichtheid Goethes inzichten niet kon delen, en tot op de huidige dag niet deelt, is voluit begrijpelijk.

De westerse natuurwetenschap baseert zich, wat de kleurenleer betreft, nog steeds op een ontdekking van Isaac Newton, een proef uit 1672, die deze toen dertigjarige hoogleraar in de wis- en natuurkunde te Cambridge in zijn studeervertrek verrichtte. Dat de grote fysicus uit de proef die hij deed een wetenschappelijk onverantwoorde conclusie trok, moge zo meteen blijken.

Newtons prisma-proef

Newton liet in zijn geheel verduisterde kamer door een in de buitenmuur bevestigde convexe lens, zonlicht in een evenwijdige bundel door een prisma schijnen. Op een zorgvuldig bepaalde afstand van het prisma bevond zich een wit projectiescherm. Daarop verscheen toen een kleurenband: violet, donkerblauw, lichtblauw, groen, geel, oranje, rood. De conclusie luidde, dat de waargenomen kleuren dus door de lichtbreking van het prisma uitgesplitste componenten waren van het witte licht. Het witte licht bevat datgene, wat het prisma ons vertoont: de spectraalkleuren. Waar zit de door de natuurwetenschap niet ontdekte fout in de redenering? Dat zij Yin geen oog waardig keurt.

Dat Newton geen oog had voor het duister in het vertrek. Het dus is een voorbarigheid. De proef betreft waarneembaarheden: kleuren. De proef vindt plaats in het duister. Ook het duister is een waarneembaarheid. Dit mag dus bij een verklaring van de kleurenvorming niet op voorhand buiten beschouwing gelaten worden. Naar wetenschappelijke maat gemeten is dat willekeur uit een vooroordeel, dat het donker geen rol kan spelen, omdat het geen energie is!

Er bestaat een populair oordeel, dat je in het donker niets ziet, omdat het niets is. Het tegendeel is waar: in een verduisterd vertrek zie je geen omgrenzingen en geen voorwerpen, die daar misschien staan, doordat alles door de duisternis in een pikzwarte wade wordt gehuld. Dat zwart neem je heel goed waar. Het overstroomt je, het dringt in je, het zuigt je op. Je beleeft het door en door.

Onlangs zei een goede bekende van mij tegen een man, die op latere leeftijd blind was geworden: ‘Wat moet het ellendig zijn alleen maar zwart te zien!’ De man antwoordde: ‘Je vergist je. Vroeger zag ik zwart en wit en alle kleuren. Nu zie ik niets meer. Geen kleuren, geen wit en geen zwart. Ook geen zwart. Geen donker en geen licht: niets! Gek hè? Maar ik begrijp best, dat jij je dat niet voor kunt stellen.’

Goethes prisma-proef

In 1790 had Goethe aan zijn vriend Hofrat Büttner in Jena een paar prisma’s te leen gevraagd en gekregen. Hij vertrouwde Newton’s proefopstelling niet. Hij achtte die te gekunsteld en wilde er het zijne van weten. Maar Goethe, die ander werk onder handen had, kwam niet tot het experimenteren met een prisma, tot op het moment dat Büttner zijn apparaten terugvroeg. Dan gaat Goethe door een prisma naar de witte wand van zijn zonverlichte kamer kijken en ziet tot zijn verbazing, dat deze wit blijft Maar op het moment dat hij het prisma wendt naar een van de ramen van zijn werkkamer, verschijnen de allerhelderste kleuren, daar waar het doorlichte vensterglas aan de het raam onderbrekende donkere vensterspijlen grenst.

Hofrat Büttner zal nog lang op zijn apparatuur moeten wachten, want nu beginnen de eerste experimenten.

Hij ontdekt, dat het prisma beelden verschuift. Waar wit over zwart schuift verschijnt blauw. Waar zwart over wit schuift, anders gezegd, waar het prisma zwart op wit projecteert, ontstaat rood. Nauwkeuriger gezegd: er ontstaat rood, oranje en geel, al naar de reikwijdte van de overlapping van zwart over wit. Zo ontstaat, waar wit ver over zwart valt, ook violet.

Langs deze weg van een gelukkig toeval ontstonden al die experimenten, waarbij Goethe geen gevaar kon lopen, het duister, het zwart, te negeren.

Zo kon hij ook ontdekken, dat groen geen rechtstreekse spectraalkleur is, maar een mengkleur van geel en blauw. Hij ontdekte ook een andere in het Newtoniaanse spectrum niet voorkomende kleur, het incarnaat roze, dat het prisma kan laten ontstaan, als violet en rood samenvallen.

Wie de moeite neemt om op een wit vel papier met Oost-Indische inkt zwarte banen te schilderen, zodat hij witte en zwarte banen krijgt van bijvoorbeeld een halve tot anderhalve centimeter doorsnee, en deze dan gaat bekijken door een prisma (goede plastic prisma’s zijn niet duur), in helder daglicht, die kan een feestelijk gebeuren tegemoet ziet; hij ziet het hier aangeduide kleurengamma ontstaan. Hij kan ook intenser genieten van de opkomende en ondergaande zon, als hij er zich van bewust wordt dat deze, doordat zijn witte licht zich door duistere nevels een weg moet banen, geel oranje en rood wordt. En wordt ons de blauwe zomerdaghemel niet bevattelijker als wij beseffen, dat deze prachtige kleur zijn ontstaan te danken heeft aan het zonnelichtwaas in de dampkring, waar het duister firmament doorheenschemert?

In het rood voert Yang de boventoon en in het blauw Yin, zouden de oude Chinezen zeggen.

Rudolf Steiner en diverse van zijn leerlingen hebben in het voetspoor van Goethe veel geëxperimenteerd en gepubliceerd over de wording van kleuren en gesproken over hun innerlijke betekenis.

Wie daar meer over aan de weet wil komen, en niet opziet tegen een niet te moeilijk Duits, zou ik naar twee publicaties willen verwijzen:

Rudolf Steiner, Het wezen van de kleuren
H.O.Proskauer: Zwei Taschenbücher zum Studium von Goethes Farbenlehre,

Ik richt de aandacht op deze geschriften, omdat, nu in deze dagen het westers natuurwetenschappelijk Yang-geloof in Newtons kleurenleer eindelijk begint te wankelen, en de tijd daar is om een inzicht te verwerven langs fenomenologische weg van de kleurkwaliteiten. Dat wil uiteindelijk zeggen: van hun morele waarden! Die kent de huidige fysica niet. En die kan de westerse natuurwetenschap ook nooit leren kennen, omdat de moeder der kleuren in haar energieke aanpak van de natuur verduisterd wordt!

J.M.Bierens de Haan, Jonas 3, 10-10-1975

.

Natuurkunde klas 6: alle artikelen

.

Goethe Kleurenleer

Kleurenleer: meer

.

1640

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

Een reactie plaatsen

Geplaatst in natuurkunde

Getagged , , , , , , , , , , ,

VRIJESCHOOL – 6e/7e klas – Natuurkunde – licht (3-4)

Geplaatst op 17 oktober 2018| Een reactie plaatsen

.

Om licht te kunnen karakteriseren zijn de vorige artikelen  [3-1]  en [3-2]  een goede hulpbron. 
Er is nog veel meer over ‘licht’ te vertellen. [3-3]
Hieronder een ouder artikel, waarin nog interessante gezichtspunten. 
Het onderzoek staat niet stil en sommige bevindingen van toen, moeten wellicht weer wat worden genuanceerd.

De mens kan het daglicht niet missen

Daglicht heeft een belangrijke invloed op het functioneren van mens en dier. De intensiteit van het licht, de lengte van de dag en de seizoensgebonden verschillen daarin hebben invloed op de „biologische klok’’ en op de ritmische levensprocessen die deze klok stuurt.

Is het moderne leven onder kunstlicht, dat het natuurlijke ritme verstoort, daarom schadelijk voor de mens? Niet meteen ( ) Toch blijft het daglicht voor de mens onmisbaar.

Tijdens de industriële revolutie werd een toenemend aantal gevallen van een typische kinderziekte waargenomen die later bekend werd als de Engelse ziekte. Deze uitte zich in een zwak bottenstelsel, waardoor de benen en de rug van de kinderen krom groeiden. De oorzaak van de ziekte was aanvankelijk onbekend, zodat artsen niets konden doen om het groeiend aantal zieke kinderen te genezen. Men merkte op dat de Engelse ziekte vooral in dichtbevolkte industriegebieden voorkwam, waar weinig zonlicht was. Later bleek dat de ziekte eenvoudig te genezen was door de kinderen aan zonlicht bloot te stellen.

De Engelse ziekte is een van de voorbeelden waardoor onder medici het besef groeide dat zonlicht voor het lichaam van aanzienlijk belang is. Zonlicht is straling die bestaat uit elektromagnetische golven met uiteenlopende golflengten. De hele korte golven vormen ultraviolette straling. Het ultraviolet ligt net onder de grens van de zichtbare straling. De kortste zichtbare golven geven violet en blauw licht, de iets langere zijn groen, geel of oranje en de langste golven die we nog kunnen zien zijn rood. In het natuurlijke daglicht komen al deze golflengten meestal in een zodanige verhouding voor dat wij wit licht zien.

Naast door de golflengte wordt licht gekenmerkt door intensiteit. In onze normale omgeving varieert de intensiteit sterk, in de eerste plaats door de draaiing van de aarde om haar as. Hierdoor is het elk etmaal ’s nachts donker. Tijdens de omloop van de aarde om de zon zijn er in de loop van het jaar bovendien verschillen in daglengte. Terwijl rond de evenaar de daglengte vrij constant is, zijn in de Noord- en Zuidpoolgebieden de daglengteverschillen tussen winter en zomer soms zo extreem dat de zon een etmaal lang niet ondergaat of opkomt.

Zonnig

Ook het weer beïnvloedt de hoeveelheid licht die wij zien. De intensiteit op een zonnige dag is ongeveer tien maal groter dan bij bewolking. Toch is op een bewolkte dag de lichthoeveelheid altijd nog circa honderd maal groter dan in een kamer met kunstlicht. Van de grootte van deze verschillen zijn we ons maar nauwelijks bewust.

Hoewel we goed kunnen zien onder al deze lichtomstandigheden is het de vraag hoe licht andere functies van ons lichaam beïnvloedt. Deze vraag was het thema van het congres „Medische en biologische invloeden van licht”, dat vorige week* door de New Yorkse Academie van Wetenschappen werd georganiseerd.

De Engelse ziekte, die vooral voorkwam in verstedelijkte gebieden met straten en huizen waar weinig licht door kon dringen, is een sprekend voorbeeld van de gevolgen van tekort aan zonlicht. Hoewel het al meer dan 60 jaar bekend is dat de ziekte hierdoor ontstaat, bleek op het congres dat men het waaróm pas onlangs is gaan begrijpen.
Ultraviolette straling van de zon zet de biologische grondstof voor vitamine D in de huid om in vitamine D3. Het bloed brengt vitamine D3 naar de lever en de nieren waar de uiteindelijk biologisch werkzame vorm van vitamine D gemaakt wordt. Dit vitamine D zorgt ervoor dat de darmen calcium opnemen wat vooral bij groeiende kinderen noodzakelijk is voor de botvorming.

Er zijn meer processen in de huid die onder invloed van zonlicht staan. Bij zonaanbidders is natuurlijk het verbranden en bruin worden bekend. Een huidpigment, melanine, veroorzaakt de bruine tint om de huid tegen nog meer zonlicht te beschermen. Het bruin worden is een normale functie van de huid. Op het congres in New York rapporteerde men hoe daarentegen ook huidziekten als psoriasis en huidallergieën met zonlicht geheel onder controle gebracht kunnen worden.

Leukemie

Een zeer opmerkelijk resultaat werd gebracht door Dr. R. Edelson van de
Columbia Universiteit in New York, die licht gebruikt bij de behandeling van leukemie. Hij zei: „Bij immuunziekten zoals leukemie is het zelden of nooit mogelijk de ziekte te genezen door de oorzaak weg te nemen. Het enige wat we kunnen doen is de ziekte onder controle brengen en zo het leven van een patiënt te verlengen”.

Bij leukemie gebeurt dit vaak met chemotherapie, die aanzienlijke bijwerkingen heeft. Deze bijwerking probeert Edelson te omzeilen door de natuurlijk in het lichaam voorkomende stof, 8-methoxypsoraleen, te binden aan een medicijn. De combinatie van beide stoffen heeft in het lichaam geen enkele invloed maar kan werkzaam gemaakt worden door het plaatselijk in de huid met ultraviolet licht te activeren. Zo wordt de rest van het lichaam gespaard van schadelijke bijwerkingen. Bij de eerste leukemiepatiënt, die met deze lichttherapie werd behandeld, had Edelson onlangs aanmerkelijk succes.

Fluctuaties in de lichtintensiteit die veroorzaakt worden door de beweging van de aarde hebben grote gevolgen voor de manier waarop mensen en dieren hun bezigheden in de tijd indelen. In de evolutie heeft zich een biologische klok ontwikkeld die ervoor zorgt dat dieren op die momenten actief zijn die voor hen — om uiteenlopende redenen. — het meest gunstig zijn. Deze klok staat in verbinding met de ogen, zodat hij de wisselingen van dag en nacht waarneemt en bovendien de daglengte kan meten. Onderzoekers van de Groningse en Leidse Universiteit lieten in New York zien hoe dit in zijn werk gaat.

Door veranderingen in de daglengte te meten is de klok in staat om het organisme op de jaargetijden voor te bereiden. De biologische etmaalsklok kan dus ook seizoensritmen tot stand brengen. Dit is een bijzonder belangrijke functie, omdat er tegelijk met de veranderingen in daglengte ook grote veranderingen in temperatuur en in de beschikbare hoeveelheid voedsel optreden. Deze laatste twee factoren vereisen een aanzienlijke aanpassing van de meeste diersoorten. De meest in het oog lopende aanpassingen zijn wel de vogeltrek en de winterslaap.

Dr. I. Zucker van de Berkeley Universiteit in San Fransisco liet op het congres zien dat het lichaamsgewicht van Canadese veldmuizen afneemt als in de herfst de dagen korter worden en dat hun vacht wel twee maal zo dik wordt. De geslachtsorganen van de hamster worden kleiner zodat de dieren zich niet meer kunnen voortplanten in het ongunstige winterseizoen.

Zucker vatte zijn bevindingen als volgt samen: „De daglengte is bepalend voor seizoensgebonden aanpassingen in lichaamsgewicht, temperatuurregulatie en voortplanting bij muizen. Deze aanpassingen (…) worden alle geregeld door de daglengte, wat de overlevingskansen van verschillende kleine zoogdieren vergroot”. Onderzoekers van de Rijksuniversiteit Groningen, die de jaarritmiek bij veldmuizen in de Lauwersmeer bestuderen, bevestigen hoezeer deze dieren hun gedrag aan de seizoenswisselingen aanpassen.

Zelfmoord

Bij mensen zijn zowel psychologische als biologische jaarritmen waargenomen onder meer in groeisnelheid, agressie en het aantal verkrachtingen. Het sterftecijfer bereikt op het Noordelijk halfrond zijn hoogtepunt rond januari. Zelfmoordpogingen en bevruchtingen komen het meest in de vroege zomer voor. Bij de evenaar zijn jaarritmen vrijwel afwezig, terwijl ze op het Zuidelijk halfrond 6 maanden verschoven zijn ten opzichte van het Noordelijk halfrond.

Dr. Aschoff van het Max-Planck-Instituut voor gedragsfysiologie in Duitsland stelt dat hoewel sociale en culturele factoren de jaarritmen beïnvloeden, een biologische basis voor deze ritmen onmiskenbaar is, gezien hun kenmerkende en stabiele samenhang met de jaargetijden. Dus ook bij de jaarritmen van mensen blijkt de daglengte van belang.

Op grond van dit inzicht is op het Nationale Instituut voor Geestelijke Volksgezondheid van de Amerikaanse regering een therapie ontwikkeld om de jaarlijks terugkerende „winterdepressie, waaraan tal van mensen lijden, te genezen. Deze aandoening, die pas sinds enkele jaren ten volle wordt onderkend, kenmerkt zich door een diepe neerslachtigheid, prikkelbaarheid en een sterk verminderde behoefte aan sociaal contact. Bovendien eten en slapen de patiënten in deze maanden overmatig.

De behandeling bestaat hieruit dat patiënten ’s morgens en ’s avonds aan sterke belichting worden blootgesteld. Op deze manier proberen de Amerikaanse psychiaters de korte winterdag kunstmatig te verlengen’. Tijdens de behandeling geven de patiënten een aanzienlijke verbetering te zien.

In tegenstelling tot dieren is de mens door het gebruik van vuur, olielampen, kaarsen en met name de elektrische verlichting nooit volledig afhankelijk geweest van het daglicht. Het is echter een betrekkelijk recente gewoonte om een groot deel van de dag onder kunstverlichting door te brengen. Daarom is het belangrijk om na te gaan hoe dit de lichtafhankelijke functies van de huid en de biologische ritmiek beïnvloedt.

Kunstverlichting verschilt in meerdere opzichten van natuurlijk licht: de verdeling van golflengten is anders en de lichtintensiteit is veel lager. Bovendien zijn we met kunstverlichting minder onderhevig aan veranderingen in de daglengte.

Een vergelijking van de jaarritmen bij de mens over de laatste honderd jaar laat zien dat de ritmen steeds minder uitgesproken zijn geworden. Dit is misschien een gevolg van te lage lichtintensiteiten binnenshuis, maar ook het terugdringen van de invloed van de daglengte door het altijd beschikbare kunstlicht kan een rol spelen. Jaarritmen zijn het meest uitgesproken in gebieden met weinig industrialisatie en verstedelijking. Het lijkt er dus op dat de sterkte van de ritmen afneemt naarmate we ons meer kunnen onttrekken aan de natuurlijke belichting in onze omgeving.

Geen van de deelnemers van het congres rapporteerde echter dat deze tendens schadelijk zou zijn. Mensen zijn immers veel minder dan dieren afhankelijk van grote lichamelijke aanpassingen om de winter te overleven.

Kunstlicht verschilt bovendien van daglicht doordat er een andere verdeling van golflengten is. De gevolgen van een langdurig verblijf in kunstlicht op de aanmaak van vitamine D is onderzocht op een onderzeeboot waar de bemanning drie maanden in door moest brengen. De bemanningsleden die geen extra vitamine D tabletten kregen vertoonden een aanzienlijke afname in de hoeveelheid vitamine D. Dit heeft gevolgen voor de sterkte van de botten.

Heupbreuk

Uit ander onderzoek bleek dat bijna alle mensen die met heupbreuken in het ziekenhuis worden opgenomen te weinig vitamine D hebben. Mensen die niet of nauwelijks buitenkomen, zoals veel bejaarden, zouden daarom geholpen zijn met extra vitamine D tabletten. Het is de vraag of dit alle problemen oplost.

Dr. M. Holick, die werkzaam is aan de Harvard Universiteit, heeft onlangs een nieuw type vitamine D in de huid gevonden, dat net als het bekende type ook door zonlicht geactiveerd wordt. De functie van dit nieuwe vitamine D is nog onbekend maar het staat wel vast dat we dit noch via ons voedsel, noch door middel van klassieke vitamine D tabletten binnen krijgen.

Omdat de mens beter dan dieren in staat is de invloeden van de
seizoenwisselingen op te vangen, heeft het leven onder kunstlicht geen nadelige invloed op de door de biologische klok geregelde levensprocessen. Toch blijft een zekere dosis „echt” licht nodig voor andere lichtafhankelijke functies, zoals de aanmaak van vitamine D in de huid.

Joke Meijer, destijds studente neurobiologie en deelneemster aan de conferentie, Volkskrant 10-11-1984

.

Uiteraard zijn alle mogelijke onderzoeken voortgezet:

Leukemie en vitamine D

Meer info over genoemde onderzoeken en wetenschappers via Google

.

Natuurkunde: alle artikelen

.

1633

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

Een reactie plaatsen

Geplaatst in natuurkunde

Getagged , , , , , , ,

VRIJESCHOOL – 6e/7e klas – Natuurkunde – licht (3-3)

Geplaatst op 15 oktober 2018| 2 reacties

In de 6e en/of 7e klas van de vrijeschool komt in het vak natuurkunde ‘licht’ aan de orde.
Hier enige wetenswaardigheden, gesignaleerd door Piet Vroon

.

licht

Wat heeft licht met ons doen en laten te maken 

Veel licht werkt kortdurende topprestaties en het voeren van harde
onderhandelingen in de hand. Hoe minder licht, hoe humaniserender u gaat denken. Van dat laatste worden wij blijkens proefnemingen ook minder gauw moe. De hoeveelheid licht beïnvloedt tevens de manier waarop wij elkaar in ander verband bejegenen. Men heeft de helft van een groep bloeddonors na de aderlating in een zee van licht gezet en de andere helft in een schaars verlichte ruimte. De leden van de laatste groep hadden de neiging bij elkaar te gaan zitten en te gaan kwekken, terwijl de in letterlijke zin verlichten met barse gezichten gingen zitten lezen.

De lichthoeveelheid heeft ook invloed op de stemverheffing: de conversatie in de gangen die lesruimten in de zulo’s met elkaar verbindt, kan met vele decibels worden getemperd door wat lampen te slopen. Wat de geluidshinder betreft zouden we dus moeten terugverlangen naar de energiecrisis toen de ene televisiepersoonlijkheid na de andere ons aanraadde Derde Wereld-peertjes te kopen.

Een gematigde hoeveelheid licht is niet alleen aangenaam, het wordt allemaal nog beter als de boel langs indirecte weg waarneembaar is. Mensen werken graag in zo’n omgeving maar gaan, zoals aangestipt, hun stembanden sparen en zij schrikken zich een beroerte van de telefoon en ander ongerief. Het is dus blijkbaar altijd wat.

Een modern probleem met verlichting is overigens dat TL-buizen flikkeren met een frequentie die u net niet kunt zien. Niets aan de hand dus, maar dit interfereert op een vervelende manier met de beeldschermen waarop wij van alles en nog wat schijnen te moeten ontwaren. Daar moet dus ook weer iets op gevonden worden.

Natuurlijk is het licht ook in de medische wereld doorgedrongen. Er schijnen mensen te zijn die tijdens de herfst en de winter buitengewoon chagrijnig worden, hetgeen wel een depressie wordt genoemd. Zeer fel licht zou deze ramp kunnen afwenden. Hoe dat werkt is niet helemaal duidelijk. Sommigen beweren dat neerslachtigheid indirect te maken heeft met de pijnappelklier die bij dieren overduidelijk gevoelig is voor licht. Felle lampen zouden deze klier aanzetten tot de productie van een in dit verband tamelijk heilzaam hormoon.
Anderen zeggen dat depressieve mensen in het zonnetje moeten worden gezet omdat hun dag-nachtritme is verstoord, wat door middel van veel licht zou kunnen worden bijgesteld. Ook kennen we allemaal het ritueel om gele zuigelingen onder een blauwe lamp te leggen. Deze zou heilzaam zijn voor de afbraak van het vele bilirubine, maar waarom dat werkt weet niemand. Wie zegt daar dat alternatieve geneeswijzen niet deugen omdat we niet weten waarom het eventuele effect tot stand komt?
Aardig is ook de vraag waarom operatiekamers, alsmede de kleding van de aldaar werkzame personen als regel groen zijn gespoten. Als u langdurig naar een bloedbad staart en vervolgens de ogen op een witte wand richt, ziet u een groen nabeeld. Dat is niet zo leuk, maar een dergelijk nabeeld is uiteraard onzichtbaar tegen een groene achtergrond.

Wat de woonkamer betreft kunt u de schijnbare grootte door middel van kleuren variëren: een blauwe kamer lijkt groter dan een rode. Dat komt misschien omdat we scheef door onze pupillen kijken, met als gevolg dat het oog als een prisma werkt dat verschillende kleuren in een verschillende mate breekt. Dat een rode kamer ook geschikt is voor het nemen van risico’s van allerlei aard, zal bekend zijn.

Een uitgesproken dom voorbeeld van het gebruik van kleuren heb ik meegemaakt toen ik nog iets nuttigs deed en de zeeën bevoer. Men zette de brug van een schip ’s nachts vaak in rood licht om de donkeraanpassing van het oog optimaal te maken. Minder optimaal was dan wel eens het navigeren. Een bureaucraat had namelijk bedacht dat je de zeekaarten het best met rode, en dus onzichtbare, lijnen kon bedrukken.

.

Gedeelte van een artikel van Piet Vroon, Volkskrant, Het hele artikel is hier te vinden.

.

Natuurkunde: alle artikelen

.

1630

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

.

 

2 reacties

Geplaatst in natuurkunde

Getagged , , , ,

VRIJESCHOOL – 6/7e klas – Natuurkunde – licht (3-2)

Geplaatst op 13 oktober 2018| 1 reactie

.
In de 6e en/of 7e klas van de vrijeschool komt in het vak natuurkunde ‘licht’ aan de orde.
Omdat verschijnselen zo veel mogelijk fenomenologisch benaderd worden, is onderstaand artikel een hulpmiddel voor de leerkracht het fenomeen ‘licht’ dieper te doorgronden. Tevens geeft het een heldere uitleg over de samenhang waarnemen – denken.

 

Wat doet het licht

In september of oktober, soms vroeg, soms later, begint het loof te verkleuren. Als een van de eerste laat de Afrikaanse eik op de hei zijn spits gezaagde bladeren vlammend rood worden. Daarna verkleurt de kroon van de witte berkenboom tot goudgeel. En later pas (dit jaar* was het begin november) is de grond bedekt met de geel-bruine beukenbladeren, met daartussen het eikenloof.

De boom stond, tijdens de zomer, met al zijn duizenden bladeren in het licht, leder blad heeft zonnelicht opgenomen. In het blad werd het tot substantie, zoals in een orgaan stoffen worden opgenomen en verwerkt.
Hoe kan licht tot stof worden?
Dat is evenzeer een geheim als hoe een mens uit voedingstoffen energie wint. De gecompliceerde processen, die van licht tot stof optreden, kunnen slechts gedeeltelijk chemisch-stoffelijk worden vastgesteld. In het loofblad, dat licht heeft opgenomen, bevindt zich zetmeel. Ook hier moeten echter tussen licht en zetmeel overgangen zijn, waarvan pas het zetmeel chemisch gemeten kan worden.
Zodra in het voorjaar het bleke sprietje van de bloembol boven de aarde aan het licht komt, wordt het groen. Kleuren horen bij het licht. Misschien is groen een verschijnsel in de metamorfose van licht tot zetmeel.
(Wetenschappelijk geldt chlorofyl als de drager van het groen dat in ieder bladdeel bij de lichtopname is betrokken).

Waaraan kunnen wij de herfst zien komen?

Bijvoorbeeld doordat het licht verandert. Het is alsof de achtergrond donkerder wordt. Inmiddels begint de boom zich stilletjes terug te trekken van al zijn bladeren, er groeit een scheiding tussen bladsteel en tak, die geen water meer doorlaat.
Daarna kunnen wij zien hoe het groen dat de plant als een levenskleed draagt, wordt weggetrokken; daaronder verschijnen de kleuren van het licht zelf: geel en rood. Het lichtproces, steeds aanwezig, maar in het blad verborgen, wordt in de herfst even zichtbaar. De bomen dragen verwerkt zonnelicht in hun kruinen. Hun goudgeel of vlammend rood stamt uit de kwaliteit van het licht dat zij hebben opgenomen. Of zoals men in het Duitse tijdschrift ‘Kosmos’ in een artikel over herfstkleuren kan lezen: anthocyanen, stoffen waardoor de kleur rood tot stand komt, ontstaan onder een licht van bepaalde golflengte (anders dan carotine, de stof voor geel).
Verder geeft het genoemde artikel met zijn chemisch onderzoek een bewijs voor onze ontdekking van het zichtbaar geworden lichtproces.
Het zegt: ‘de herfstkleur ontstaat niet uit een chemische omzetting van chlorofyl, want carotine en anthocyanen zijn al in het groene blad aanwezig. Maar zij komen pas te voorschijn als het chlorofyl wordt afgebroken of als het suikergehalte in het blad toeneemt.’ (Hierbij moet worden vermeld dat het zetmeel in het blad ’s nachts tot suiker wordt omgezet). ‘In het afgevallen blad, aldus het artikel, is nog veel suiker te vinden, maar geen zetmeel meer.’
Alleen in de vorm van suiker kan ‘lichtsubstantie’ aan het water in de aarde worden doorgegeven. Wat je weet, kun je ook zien: ieder blad valt, een kleurrijk verschijnsel, op de grond.
Het brengt iets mee voor de aarde. In de herfst lopen wij over een goudgeel en groen lichtende grond. Het is het licht dat uit de verte kwam toen wij ons ’s zomers naar de zon keerden.
Boven ons, in de boomkruinen, is het opnieuw zichtbaar geworden en voor onze ogen naar de aarde gedaald.
De geur van de vermolmde bladgrond op een regenachtige novemberdag laat ons weten dat de aarde aan een vernieuwingsproces onderhevig is.

Anders denken

‘Het licht is in de aarde getrokken’ — terwijl wij het denken, voelen wij het ook (zie het hoofdartikel in Jonas 2).[niet op deze blog] Hoe ontstaat zo’n gedachte, die ons als een meditatie kan vervullen?

Eerst zijn het de Afrikaanse eik in het vlammend rood, de berkenboom met zijn goudgele kroon enz., die als herinneringsbeelden de herfsttijd weer in ons oproepen. Wat wij elkaar mededelen zijn begrippen (geel, kroon). We ervaren dat ze met waarneming zijn vervuld. Hoe nauwkeuriger wij de goudgele berkenboom hebben waargenomen, des te rijker is het begrip ‘gele kroon’ voor ons.
Maar ik zie toch eerst ‘boom’ en pas dan ga ik hem nauwkeurig bekijken?
Ja, dat komt omdat het begrip bij de eerste waarneming (het eerste ‘ogen-blik’) al mee naar binnen schiet. Maar is het dan niet te zien dat je éérst waarneemt? Ja, bijvoorbeeld bij een kind. Als het voor het eerst iets ontdekt, komt het ons daarna om het daarbij passende begrip vragen.
Of, als wij zelf voor een onbekend verschijnsel staan; dan gaan wij ook naar de verklaring ervan zoeken.

Laat ons nog even terugkijken naar wat wij hebben gedaan: de boom in de zomer: het blad heeft zonlicht opgenomen en tot substantie laten worden, zoals een orgaan stoffen opneemt en verwerkt. Het is onze denkactiviteit, die de verschillende begrippen zo bij elkaar voegt, dat er een bepaalde verhouding, een gedachte ontstaat. Ons denken vraagt (naar de weg van licht tot zetmeel), het vergelijkt (met de spijsvertering) en wint daaruit een volgende gedachte, zoals: ‘de overgang van niet-stof tot stof kan alleen gedeeltelijk op chemische weg worden vervolgd, terwijl er nog wel kwaliteiten kunnen worden waargenomen (groen)’. Zodoende haalt ons denken de verschillende begrippen bij elkaar en kijkt of zij een eenheid worden. Daardoor kan ons denken ineens waarnemen wat achter het verschijnsel schuilgaat. In ons geval: het gele herfstblad toont het licht-proces, dat zich in het blad steeds heeft voltrokken.

Het denken is als een licht in ons, het laat de dingen te voorschijn komen.

Wel hebben wij hier nog niet stap voor stap bij elkaar gevoegd wat een ‘feit’ pas wetenschappelijk kan rechtvaardigen. Maar wij hebben het verschijnsel ‘in zijn geheel’ te pakken: de boom in het zomerse licht, de boom in zijn herfstkleed, onder de boom de lichte grond — wij hebben dit als één enkel beeld op ons laten inwerken, als een fenomeen, en daaruit gelezen: de idee van het nederdalende licht. Wij hebben het fenomeen nader onderzocht aan de hand van veranderingen die het blad ondergaat, om te zien of deze idee zich ook in de verschijnselen uitdrukt. Net zoals men in de wetenschap de ‘these’ stelt, als de richtlijn volgens welke de verschillende fenomenen worden verzameld en met de ‘these’ worden geconfronteerd. En waarom is het resultaat over de herfstkleuren in ‘Kosmos’ anders dan het onze? Omdat de idee niet tot de werkelijkheid wordt gerekend.

Men bleef daar bij de chemisch aan te tonen feiten staan en zag deze niet meer in het geheel van waaruit zij werden gehaald. En toch zijn zij beide, idee én feitenkennis, door dezelfde activiteit van ons denken tevoorschijn gekomen. Omdat wij onze activiteit daarbij beleven, geloven wij dat de gedachte niet uit de wereld maar uit ons komt en daarom steunen wij alleen op ‘objectief aan te tonen’ feiten. Terwijl de feiten een gehéél vormen met de idee en aantonen waar wij als denkend mens de idee onvoldoende hebben herkend. De verhouding van het denken tot de mens en tot de wereld is een levensvraag . .

Licht in de mensen

‘Het zonlicht uit de ruimte is de aarde binnengetrokken.’ — Laten we deze gedachte even op ons inwerken, dan voelen wij ons getroost. Meer nog: onze wil wordt erdoor aangesproken. Als de aarde zich ‘naar binnen keert’ en innerlijk werkzaam wordt om het nieuwe jaar voor te bereiden, dan kunnen wij ons aangespoord voelen, ook zelf innerlijk waakzaam te worden.

Door de achteloosheid van de mens gebeurt er veel met de aarde. Geen reden om aan te nemen dat er ook door zijn aandacht veel met haar zou kunnen gebeuren! Als in ons geen licht kan binnen dringen — zou de aarde daarvan leed kunnen ondervinden?

Waarom wacht een mens erop, dat hij in zijn beste mogelijkheden wordt herkend? Dat een medemens hem liefdevol blijft waarnemen en hem tegelijkertijd toch vrijlaat, omdat hij alleen vanuit zichzelf de zaak voor elkaar moet krijgen?

Hoe is het mogelijk dat mensen deze liefde kunnen voelen, erop hopen, daarvan schenken? Omdat in ons datgene werkzaam kan worden, waarop de gehele mensheid rust. Vaak herkent zij niet van wie het uitgaat. Men kan het als ‘scheppen’ ervaren, dat wil zeggen: steeds opnieuw moet het worden geboren.

Licht wil liefde worden in de mens. Als wij ons vrij kunnen maken, kunnen in de nachten tussen Kerstmis en Epifanie, de ‘twaalf heilige nachten’, waarin het licht en de liefde nabij zijn, mens en aarde van binnenuit nieuw worden.

.

Cordula Zeylmans, Jonas, 19-12-1970

.

Natuurkunde: alle artikelen

.

1629

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

1 reactie

Geplaatst in natuurkunde

Getagged , , , , , , ,

VRIJESCHOOL – 6e/7e klas – Natuurkunde – licht (3-1)

Geplaatst op 12 oktober 2018| Een reactie plaatsen

.

In de 6e en/of 7e klas van de vrijeschool komt in het vak natuurkunde ‘licht’ aan de orde.
Omdat verschijnselen zo veel mogelijk fenomenologisch benaderd worden, is onderstaand artikel een hulpmiddel voor de leerkracht het fenomeen ‘licht’ dieper te doorgronden.

licht

Licht is de zon, te fel om in te kijken. Het licht kan niet direct gezien worden, wel indirect via voorwerpen. Licht, waar is het? Als er geen voorwerpen zijn dan is er geen ‘zien’. In een lege ruimte is er geen licht zichtbaar. Het is er zwart, donker. Alleen de zon is zichtbaar. Tussen de voorwerpen is niets. Toch zijn ze licht. Licht is van voorwerp tot voorwerp. Als het donker wordt verlies je de voorwerpen, het contact. De afgrond begint. Het zoeken naar houvast. Licht kan overstralen; het maakt dingen kleiner, verder weg maar ook detailrijker. Het onderdeel gaat spreken. Licht kan onderstralen; het maakt voorwerpen groter, dichterbij, maar ook armer. De contouren gaan spreken. Licht is overal tegelijk, kent geen grenzen. Het verblindt, vernauwt de pupil, doet samentrekken. Licht is ongrijpbaar, weegt niets. Is warm noch koud. Het maakt je meestal ‘licht’. Het tilt op, het zuigt, het trekt. Het trekt aan planten. Het trekt planten de grond uit, naar zich toe. Het vormt. Planten vormt het. Het vormt planten in de aarde, het plant vormen in de aarde.
Licht dwingt soms door stoffen heen, meestal niet. Het laat contouren zien, structuren, vormen. Doorvallend licht laat materie verdwijnen, geeft het glans van bijna niets te zijn. Een boomblad, doorvallend licht.

Twee soorten licht: Indirect en lichtzelf of beter geformuleerd: Opvallend licht en direct licht (dit is bijna alles. Alle voorwerpen, dieren, planten, mensen).
Doorvallend licht (dunne voorwerpen, bladeren, water, een mineraal, een kristal).
Licht wordt steeds meer geremd, gevangen: Lucht, water, mineralen, bladeren, dichte voorwerpen.
Waar vind je direct licht in de natuur, waar komt het vandaan? Van de zon, de sterren, de planeten (heel soms), van vallende sterren, van vulkanen, van vuurvliegjes, van de lichtende zee, van het vuur.
De zon laat ons niet alleen, de maan houdt het contact. Soms ook niet, maar dan komen sterren lichten als vertrouwenslichten, als houvast. Zelfs wolken houden het licht vast, heel weinig maar. Het is nooit helemaal donker, altijd is de zon er, direct of indirect.
Is licht rechtlijnig? Je kunt het bewegen. Ieder voorwerp beweegt licht, door het overal heen te sturen. Een voorwerp sproeit licht alom, wordt zelf stralend, een zon in het klein, zo zijn er ontelbare zonnen.
Een kristal beweegt licht door het te ‘breken’. Is het dan stuk? Nee, het gaat elders heen, het vermenigvuldigt zich, het voegt zich samen. Mijn ooglens kan dat ook. Het licht wordt gevangen in mijn oog, in de ruimte van mijn oog. Even in mijn hoofd gevangen. Ik krijg daar een geweldige wereld voor terug; een wereld van voorwerpen, vormen, contouren, details. Vang ik het licht, of vangt het mij? Ik vang het door mijn ogen te openen. Licht wordt gevangen, een activiteit. Ik werp mijzelf om het licht, de voorwerpen, de wereld.

Licht is in beweging, in ritme. Grote en kleine ritmes, regelmatige en onregelmatige ritmes. Een wolk voor de zon, een verduistering. Dag en nacht, ochtendschemering en avondschemering.
Ochtend: Het licht schiet de wereld in, duwt zich binnen. Avond: Het licht ontglipt, trekt zich terug, weg naar boven. Winter en zomer, Kerstmis en St. Jan. Verschil van licht, kwaliteitsverschil, intensiteitsverschil. Groeiend licht in het voorjaar, stijgende zon. Krimpend licht in het najaar, dalende zon.

Maar ook de maan draagt een ritme als zonnegeschenk, afnemen en wassen, nieuw en vol. Wel een andere kwaliteit dan zonlicht. Krachtelozer, transparanter, nadenkender, bespiegelender. Licht staat nooit alleen. Het komt samen met lucht op aarde. Waar licht is, is lucht (niet andersom). Het breekt door de wolken, breekt ze open, duwt ze vaneen. Doorlichte lucht.
En het water? Het is transparant, laat licht door, maar soms niet. Spiegelende vlakken, rimpelingen, glinsteringen. Spel van het water en licht. Spel op grensvlakken. Wervelend, flonkerend, speels, schitterend. Doorlicht water, oplichtend water.

Begeertig zuigt de zwarte aarde het licht op. Verovert het totaal, schijnbaar onberoerd. Het speelt er niet mee, het doet in zijn innerlijk iets met de kwaliteit van het licht, maar houdt het geheim. Aarde slokt het op, water speelt ermee, licht laat het zichzelf zijn, vuur geeft het zelfs terug. Vuur schenkt licht. Tussen verteren en schenken werken de elementen met licht.

Dan is er nog kleur! En innerlijk licht, zielelicht!

Nieuwe kwaliteiten dienen zich aan. Nieuwe vergezichten, diepere lagen, een andere taal.

.

Willem Beekman, Jonas 23, 14-07-1978

.

Natuurkunde: alle artikelen

.

1628

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

Een reactie plaatsen

Geplaatst in natuurkunde

Getagged ,

VRIJESCHOOL – Rekenen – eenhedenstelsels (1-8/9)

Geplaatst op 27 februari 2018| Een reactie plaatsen

.

bovenbouwkost

EENHEDENSTELSELS

Iets uit de historie van de eenhedenstelsels

In het laatste artikel van deze reeks vertellen wij u het een en ander over de stelsels, die als voorlopers van het SI kunnen worden beschouwd.

Sinds jaar en dag zijn er twee typen van eenhedenstelsels in gebruik geweest: in de wetenschap stelsels met als basisgrootheden lengte, massa en tijd (dynamische stelsels) en in de techniek stelsels met de basisgrootheden lengte, kracht en tijd (statische stelsels).

De kilogram is in het jaar 1795 in Frankrijk volgens een wet tot eenheid van massa verklaard. Het gewicht van deze massastandaard, dus de kracht die deze standaard in het zwaartekrachtsveld van de Aarde ondervindt, werd als eenheid van kracht gekozen. Helaas heeft men deze kracht gewoonlijk ook kilogram genoemd, slechts hier en daar sprak men van kilogramkracht.

De massa van het standaardkilogram is onafhankelijk van zijn plaats op aarde of in het heelal. Het kilogram is dus een universeel bruikbare eenheid van massa. Met de kilogramkracht is dat niet het geval; deze kracht wordt kleiner met de hoogte. Bovendien werkt er op de lichamen op aarde een middelpuntzoekende kracht, die ze op het aardoppervlak vasthoudt. De waarde van deze middelpuntzoekende kracht wordt kleiner als men van een pool in de richting van de evenaar gaat. Buiten de aarde verliest de kilogramkracht zijn betekenis geheel, daar andere hemellichamen een duidelijk merkbare zwaartekracht gaan uitoefenen. Daar de kilogramkracht als zodanig niet constant is, zijn de statische stelsels gedoemd te verdwijnen. Wij zullen er verder over zwijgen.

Het dynamische stelsel, dat in de vorige eeuw in de wetenschap het eerste is aanvaard, had als eenheid van lengte de centimeter, als eenheid van massa de gram en als eenheid van tijd de seconde. Dit stelsel is afkomstig van de mathematicus Gauss en de fysicus Weber; het wordt centimeter.gram.seconde stelsel of cm.g.s. stelsel genoemd. In dit stelsel is de eenheid van de snelheid de centimeter per seconde cm/s, de eenheid van versnelling de centimeter per seconde per seconde cm/s² en de eenheid van kracht de gramcentimeter per seconde kwadraat g.cm/s². Deze krachtseenheid wordt afgekort tot dyne: 1 dyne = 1 g.cm/s². Daar 1 g = 10—³ kg en 1 cm = 10—² m is 1 dyne = 10—5 newton en 1 N = 105 dyne. De dyne is een kleine krachtseenheid.

De eenheid van arbeid in dit stelsel is de dyne maal centimeter; deze eenheid wordt afgekort tot erg. Uit omrekenen blijkt:

1 erg = 1 dyne.cm = 10—5.10—² Nm = 10-7 N.m of 10—7 J. Bovendien 1 J = 107  erg. Ook de erg is een kleine eenheid.

Voor de wetenschap zijn kleine eenheden niet bezwaarlijk, voor de techniek wei. Om bezwaren van die kant te ondervangen heeft men al spoedig een groot  dynamisch stelsel ingevoerd met als eenheden de meter, de kilogram en de seconde en wel het m.k.g. stelsel. Deze grote eenheden zijn in volgende stelsels blijven bestaan en tenslotte in het SI terechtgekomen, evenals de eruit afgeleide eenheden voor kracht, arbeid en arbeidsvermogen.

In de elektriciteitsleer heeft men vele stelsels naast elkaar gebruikt. De uit het cm.g.s. stelsel afgeleide eenheden waren voor praktische toepassingen bruikbaar gemaakt. Zo is de coulomb C als eenheid van lading ontstaan, evenals de ampère A als eenheid van elektrische stroom, de volt V als eenheid van potentiaal om er enkele te noemen. Hierbij zijn ook de eenheden joule en watt ingevoerd. Immers, wanneer een stroom van 1 A een potentiaalverschil van 1 V doorloopt, wordt daarbij een arbeid van 1 J verricht; gebeurt dit juist in 1 seconde, dan is het arbeidsvermogen van de stroom 1 W.

Van de vele definities van elektrische eenheden heeft men de meest nauwkeurige overgehouden en wel de definitie van ampère. De ampère is de constante elektrische stroom, die geleid door twee evenwijdige, rechte en oneindige lange geleiders met te verwaarlozen dikte en geplaatst in het luchtledige op een onderlinge afstand van 1 meter, tussen deze geleiders voor elke meter lengte een kracht veroorzaakt van 2 . 10—7 N.

De genoemde definitie geldt voor het SI en ook voor een reeds eerder bestaand stelsel.

De eenhedenstelsel zijn uit de mechanica te voorschijn gekomen. De Italiaan Giorgi (1871 – 1950) heeft gepleit voor een uitbreiding van het m.kg.s stelsel met een eenheid uit de elektriciteitsleer. Een uit 4 grondeenheden opgebouwd stelsel kan dan ook de elektriciteitsleer met behulp van afgeleide eenheden omvatten. Een dergelijk stelsel is in 1901 voorgesteld; het stelsel kan zowel wetenschap als techniek bevredigen.

De gedachtegang van Giorgi berustte op het volgende. In die tijd kende de mechanica de newton.meter, de elektriciteitsleer de joule. Beide eenheden zijn 107 erg groot en dus aan elkaar gelijk: 1 N.m = 1 J (de vergelijking van Georgi).

Het stelsel van Georgi heeft in vele kringen weerklank gevonden. In de eerste jaren van zijn bestaan zijn er verschillende elektrische eenheden als basis gebruikt. Na de vergaderingen in 1935, 1950 en 1951 is de voorkeur voor de ampère uitgesproken. Hiermee is het meter-kilogram-seconde-ampère stelsel (MKSA stelsel) vastgelegd. Later is dit stelsel uitgebreid met eenheden voor warmte en straling.

Als eenheid van warmte is de joule gekozen. In het achtste artikel van deze reeks hebben wij de voordelen hiervan toegelicht. Als vijfde grondgrootheid is de graad celsius °C als aanduiding van de temperatuur erbij gekomen. Later is deze eenheid vervangen door de kelvin. Dit op vijf grondeenheden gebaseerde stelsel is „Praktisch Eenheden Stelsel” genoemd. Aan dit stelsel is een zesde basisgrootheid toegevoegd en wel de lichtsterkte met als eenheid de candela cd.

De candela is de lichtsterkte, in loodrechte richting, van een oppervlak, dat 1/600.000 deel is van een vierkant met zijden van 1 meter, van een integrale straler bij de stollingstemperatuur van platina onder een druk van 101.325 N/m².

Het op de zes genoemde grondgrootheden gebaseerd stelsel heet Internationaal Stelsel van Eenheden SI. De afkorting is afkomstig uit de Franse naam van het stelsel: Système International d’Unitès.

Het SI is in 1960 vastgesteld bij besluit tijdens een Algemene Vergadering over Maten en Gewichten. Bij een wet van 6 juni 1968 is het SI in de Nederlandse IJkwet opgenomen. Met de bijbehorende besluiten is deze wet in 1969 in werking getreden.

In 1971 is besloten om aan de SI eenheid van druk, de N/m², de naam pascal Pa te geven. Een druk van 1 atmosfeer (760 mm kwikdruk) wordt nu aangegeven met 101.325 Pa of afgerond met 101,3 kPa.

De verplichte invoering is reeds bij het onderwijs geschied. Ook buiten het onderwijs is men bezig met de aanpassing. Na 31 december 1977 mogen oude stelsels niet meer worden gebruikt. Ook in het buitenland wordt het SI verplicht voorgeschreven. Wel zijn er van land tot land verschillen over de datum van invoering. Over enkele jaren moet overal de omschakeling zijn voltooid.

Bij dit alles zullen er niet veel moeilijkheden zijn. Men moet er echter goed aan denken, dat voortaan de kilogram alleen een aanduiding van hoeveelheid stof is. Men koopt dus 5 kilogram suiker, men draagt 5 kilogram suiker naar huis. Maar men mag niet zeggen: die portie suiker weegt 5 kg. Men moet zeggen: die portie is 5 kg. Aan de kinderen mag men niet meer vragen: hoeveel weeg je, tenzij men een antwoord in newton verwacht.

Bij bruggen geeft men het draagvermogen; een bord vermeld bijvoorbeeld 5 ton. Deze aanduiding kan blijven. De betekenis is dan, dat de brug maximaal belast mag worden met een lichaam, waarvan de massa 5.000 kg is. De kracht behoeft men daarbij niet te weten; deze is afgerond 50 kN.

Als er bij het beginonderwijs hier goed op wordt gelet, worden hierdoor de leerlingen later veel moeilijkheden bespaard. Een foutief en slordig begin zorgt later voor verwarring en onbegrip. Een juiste algemene toepassing van het SI is onderwijsvernieuwing van de beste soort.

.

Drs. E. J. Harmsen, Vacature, nadere gegevens onbekend

.

rekenen: alle artikelen   uit deze serie onder nr.8

natuurkunde: alle artikelen

.

1459

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

Een reactie plaatsen

Geplaatst in natuurkunde, rekenen

VRIJESCHOOL – Rekenen – eenhedenstelsels (8-1/8)

Geplaatst op 25 februari 2018| Een reactie plaatsen

.

natuurkunde bovenbouw

Eenhedenstelsels

Arbeid en arbeidsvermogen

Wat arbeid in het dagelijks leven voorstelt, is genoegzaam bekend. Op scheepswerven weerklinkt het lied van de arbeid voor wie er oren naar heeft. De man, die aan het bureau zijn werk verricht, doet het met minder lawaai. Werken is inspannend. Sommige mensen zijn liever lui dat moe en zijn niet verzot op arbeid. De meeste mensen zijn niet lui en als zij bij hun werkzaamheden te weinig lichaamsbeweging hebben, zoeken zij compensatie in de sport.

De natuurkundige definitie van arbeid kunnen wij u duidelijk maken met behulp van de trekschuit. Stug doortrekkend zeult een paard de schuit achter zich aan. Tijdens het trekken oefent het dier een kracht op de boot uit en wel op de plaats, waar het touw aan de boot is vastgemaakt. De boot gaat vooruit en legt daarbij een weg af. De verrichte arbeid is gelijk aan het product van de uitgeoefende kracht en de afgelegde weg, mits kracht en weg dezelfde richting hebben.

Het paard verricht geen arbeid, als de boot stil ligt in een haven of als de boot in ondiep water is vastgelopen en onwrikbaar vast ligt, waardoor het paard er alleen een kracht op uitoefent.

De zwaartekracht verricht arbeid op een vallend lichaam. Op een satelliet, die in een cirkelvormige baan om de aarde beweegt, verricht de zwaartekracht geen arbeid, omdat deze satelliet geen weg aflegt in de richting van de werkzame kracht. De zwaartekracht en de richting van de snelheid op ieder moment sluiten hier een rechte hoek in.

De arbeid, die de zwaartekracht verricht op een lichaam, dat loodrecht omhoog wordt gegooid, is negatief, daar in dit geval kracht en weg tegengesteld gericht zijn.

De eenheid van arbeid wordt verricht, als de eenheid van kracht een voorwerp over de eenheid van lengte in zijn richting verplaatst. In het SI is de eenheid van arbeid de newtonmeter of N.m. Deze eenheid wordt verkort tot joule J (uitspraak volgens het normalisatie-blad dzjoel).

Een pak suiker van 1 kilogram ondervindt in Nederland een kracht van 9,8 newton; wanneer dit pak suiker over een afstand van 1 meter valt, verricht de zwaartekracht een arbeid van 9,8 joule.

De natuurkundige definitie van arbeid kan in het dagelijks leven een probleem doen ontstaan, als men iemand betaalt naar zijn verrichte arbeid. Als men die persoon opdraagt een tijd een zware koffer opgetild vast te houden, kan men daarna menen, dat hiervoor geen vergoeding is vereist. Er is namelijk wel een kracht op de koffer uitgeoefend, maar geen arbeid verricht. Bij een nauwkeurige waarneming blijkt echter, dat men een koffer niet stil kan houden, maar dat deze kleine bewegingen op en neer maakt. De drager beweegt dus wel degelijk bij herhaling de koffer omhoog. Dit kost energie, de man wordt hongerig en moet een extra portie eten kopen.

Energie is een meer algemeen begrip dan arbeid. Ook warmte is een vorm van energie, evenals een elektrische stroom. Er zijn vele vormen van energie. Bovendien is van de energie de waarde niet vast te leggen, wel van energieverschillen. De door het paard voor de trekschuit verrichte arbeid gaat ten koste van de energie van het paard en is gelijk aan het energieverschil. In het paardelichaam wordt de verbruikte energie aangevuld door de bij de spijsvertering vrijkomende energie; een paard loopt dus op haver. De waarde van de verrichte arbeid en van het energieverschil kan men in een getal uitdrukken, niet de waarde van de energie van het paard.

Op een vallend lichaam verricht de zwaartekracht arbeid. Als de luchtweerstand ontbreekt, is deze arbeid gelijk aan de toename van de energie van het vallend lichaam, wat tot uiting komt in zijn vergrote snelheid. Van een omhoog geschoten kogel neemt de snelheid af ten gevolge van de arbeid, die de zwaartekracht erop verricht, totdat de kogel in zijn hoogste punt is aangekomen. Bij de valbeweging neemt de snelheid weer toe, totdat bij aankomst op de grond de beginsnelheid weer is bereikt.

De verschillende vormen van energie kunnen in elkaar worden omgezet, geheel of voor een deel. De bij wrijving verrichte mechanische arbeid wordt geheel in warmte omgezet. De arbeid van het paard verricht op de trekschuit wordt door de wrijving, die de schuit in het water ondervindt, geheel in warmte omgezet; langs een omweg verwarmt het paard het water. De kogel, die op de grond valt, ondervindt daar een grote weerstand en bij het maken van een kuiltje wordt zijn mechanische energie in warmte omgezet.

Een elektrische stroom kan een elektromotor, bijvoorbeeld van een stofzuiger, doen lopen; daarbij wordt elektrische energie in mechanische energie omgezet. Ook kan de elektrische stroom in een straalkachel warmte produceren, waarbij elektrische energie in warmte wordt omgezet. In elektrische centrales wordt verbrandingswarmte of atoomenergie in elektrische energie omgezet, in waterkrachtcentrales geschiedt dit uit de energie van stromend water.

Het ligt voor de hand, dat men voor alle vormen van energie dezelfde eenheid van arbeid gebruikt. In het SI is dit de joule J. De joule is een reeds lang bestaande eenheid van arbeid in de elektriciteitsleer. Doordat de joule nu algemeen wordt gebruikt, vervallen allerlei omrekeningsfactoren, hetgeen het rekenen vereenvoudigt.

Hierdoor is de eenheid van warmte, de calorie, komen te vervallen. De calorie is de hoeveelheid warmte nodig voor het verwarmen van 1 gram water van 14,5 tot 1 5,5 °C. Experimenteel is vastgesteld: 1 calorie = 4,19 joule of met een kleine verwaarlozing: 1 cal = 4,2 J. De waarden in calorieën uitgedrukt moeten met de factor 4,19 of 4,2 worden vermenigvuldigd om ze uit te drukken met behulp van de joule.
Voor grote bedragen arbeid gebruikt men de kilojoule kJ, de megajoule MJ en zo nodig de gigajoule GJ.

De moderne, dynamisch ingestelde mens is niet alleen in arbeid geïnteresseerd, maar ook in de tijd, waarin deze arbeid ter beschikking komt. Een schip kan alleen in een korte tijd worden gelost, als de benodigde arbeid snel wordt geleverd. De arbeidssnelheid of het arbeidsvermogen is de arbeid verricht in de tijdseenheid in het SI de joule per seconde J/s. Deze eenheid wordt afgekort tot watt W: 1 J/s = 1 W. Hieruit volgt: 1 J = 1 W.s (1 joule is 1 wattseconde). In dagbladen, in periodieken en in prospecti, zelfs van een grote fabriek in het zuiden des lands, vindt men niet zelden de foute aanduiding W/s (watt per seconde). Bij vele samengestelde eenheden komt ,,per” voor, echter hier niet.

Wij betalen thuis de verbruikte elektrische energie in ( kilowattuur kWh, de arbeid, die bij een vermogen van 1 kW gedurende een uur wordt verricht. Daar een uur 3600 seconden bevat is 1 kWh = 3600 kJ. De kWh behoort niet tot het SI. De industrie betaalt de elektrische energie per MJ en per GJ. Als voor ons de tarieven in de toekomst worden berekend per MJ in plaats van per kWh, moeten zij gedeeld worden door 3,6 indien men tariefsverhoging wil vermijden.

Grote eenheden van arbeidsvermogen zijn de megawatt MW en de gigawatt GW. Evenals de joule is de watt een van oudsher bekende eenheid in de elektriciteitsleer.

Een eenheid van arbeidssnelheid, die moet verdwijnen, is de paardekracht. De naam is fout, want de pk is geen kracht, zelfs geen arbeid. De pk is een gemeten vermogen van een zeker paard, dat men 8 uur lang water uit een put heeft doen ophalen. Gemiddeld beurde het paard per seconde 75 kg 1 meter omhoog.

In Nederland wordt daarbij verricht een arbeid van 75 . 9,8 = 735 joule. Dus 1 pk = 735 watt of 0,735 kilowatt. Bij benadering: 1 pk = 0,75 kW. Het vermogen van een auto van 100 pk wordt nu 75 kW.

Jammer voor de bezitter van de wagen, dat het gebruikte getal kleiner wordt. Hij zal er mee moeten leren leven.

Tot slot laten wij u aan de hand van een voorbeeld zien, hoe plezierig het is, dat in het SI allerlei omrekeningsfactoren zijn verdwenen. Stel er is ergens in het hooggebergte een groot meer met een inhoud van 1,02 km3. Het water valt door buizen over een afstand van 1 km, voordat het in een elektriciteitscentrale terecht komt. Boven in de bergen heeft dit water een arbeidsvermogen van plaats gelijk aan het product van de massa, de versnelling van de zwaartekracht en de hoogte, dus 1,02 .109 . 9,8 . 10³ =1013 =1010 kJ =107 MJ = 104 GJ. Wanneer deze arbeid geheel in elektrische energie wordt omgezet, verkrijgt men hiervan 104 GJ; hieruit kan men maximaal 104 GJ mechanische energie in elektromotoren verkrijgen.

Wanneer al deze energie in warmte wordt omgezet, krijgt men daarvan 104 GJ.

Stel, dat al deze energie in 10.000 seconden wordt geleverd, dan is het vermogen van de waterkrachtcentrale 1 gigawatt of 1 GW. Een dergelijk vermogen is enorm.

Drs. E. J. Harmsen, Vacature, nadere gegevens onbekend.

.

rekenen: alle artikelen   uit deze serie onder nr.8

natuurkunde: alle artikelen

.

1456

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

Een reactie plaatsen

Geplaatst in natuurkunde, rekenen

Getagged ,

VRIJESCHOOL – Rekenen – eenhedenstelsels (8-1/7)

Geplaatst op 23 februari 2018| Een reactie plaatsen
.
Dit artikel is geen achtergrondinformatie voor de onderbouw

.

Krachten

Wat een kracht is, behoeven wij u niet te vertellen. Er is veel kracht nodig om de 100 meter hardlopen in minder dan 10 seconden te volbrengen, er is nog meer kracht nodig om een kampioensplaats bij de bokssport te veroveren. Wat kracht is hebben wij aan den lijve ondervonden.

Het natuurkundig definiëren van een kracht geschiedt door te letten op de uitwerking ervan. Bovendien moeten wij dat zodanig doen, dat wij daarbij kunnen meten en het resultaat in een getal kunnen uitdrukken. Ter inleiding van het verhaal veronderstellen wij, dat u vele sporten beoefent. Bij het tennissen is het de bedoeling, dat u de ballen terugslaat. Een tennisbal heeft een zekere massa en, als deze naar u toekomt, een bepaalde snelheid; het product van massa en snelheid heet „Hoeveelheid van beweging”. Als u de bal wilt stoppen, moet deze hoeveelheid van beweging worden vernietigd en dit geschiedt door op de bal gedurende een zekere tijd een kracht uit te oefenen. Hoe sneller de bal gaat, des te groter is die kracht. U voelt het in uw arm. Als u de bal terugslaat, moet er een grotere kracht worden uitgeoefend, want de bal moet dan ook de nodige hoeveelheid van beweging in de tegengestelde richting krijgen. Kortom, voor het veranderen van een snelheid is er een kracht nodig.

Wij veronderstellen, dat u na het tennissen gaat slingerballen. Een slingerbal heeft een veel grotere massa dan een tennisbal. Wanneer deze bal naar u komt aangevlogen, kunt u alleen maar proberen deze bal te stoppen. De benodigde kracht is nu zo groot, dat u op een heel speciale manier deze bal moet vangen in gebogen armen, zodat u er niet bij beschadigd wordt.

Een vrachtwagen in volle vaart moet u met uw lichaamskracht niet proberen te stoppen; zijn hoeveelheid van beweging is te groot.

Wij kunnen ook proberen verschillende lichamen in beweging te brengen. Onze kracht dient er dan voor om het voorwerp snelheid te geven; de snelheid neemt toe, totdat de op het lichaam uitgeoefende kracht gelijk is aan de wrijving. Het lichaam heeft een constante snelheid gekregen. Wanneer er geen wrijving is, neemt de snelheid van het voorwerp steeds toe; het voorwerp heeft in dat geval een versnelde beweging. De versnelling (de toename van de snelheid per seconde) blijkt volgens proeven van Galileï evenredig te zijn met de uitgeoefende kracht bij constante massa. Bij constante kracht is de versnelling omgekeerd evenredig met de massa; hoe groter de massa, des te kleiner is de versnelling.

De hierbij behorende wetten zijn door Newton geformuleerd. Als wij veronderstellen, dat de massa van een lichaam niet verandert met de snelheid, is de kracht gelijk aan het product van massa en versnelling bij het kiezen van bij elkaar passende eenheden.

In de relativiteitstheorie is een correctie aangebracht, die pas merkbaar wordt, als de snelheden in de buurt komen van de lichtsnelheid; wel blijft dan waar: de kracht is gelijk aan de verandering van de hoeveelheid van beweging met de tijd.

Uit dit alles volgt de oplossing van het oude vraagstuk of er een kracht werkt op een weggeworpen steen of een afgeschoten pijl. Nadat de steen de hand heeft verlaten en nadat de pijl geen contact meer heeft met het gespannen koord, is de kracht verdwenen, die steen en pijl in beweging heeft gebracht. Als er geen wrijving en geen gravitatie zou zijn, zouden steen en pijl hun beweging behouden. Dit zijn toepassingen van de wet der traagheid: de bewegingstoestand van een lichaam verandert niet, als er geen kracht op wordt uitgeoefend. Daar in de lucht steen en pijl wrijving ondervinden, worden hun bewegingen langzaam afgeremd; door de aantrekkingskracht van de aarde vallen zij uiteindelijk op de grond.

Een satelliet in een baan om de aarde of om een ander hemellichaam beweegt in een gebogen baan door de werking van de gravitatie. Bij een cirkelvormige baan is de snelheid van de satelliet constant; toch is hier de wet der traagheid niet van toepassing, daar de richting van de beweging steeds verandert. De hier werkzame kracht heet centripetale (middelpuntzoekende) kracht. Nu kunnen wij u de definitie van de eenheid van kracht in het SI geven. Hiertoe beschouwen wij een lichaam met een massa van 1 kilogram; hierop werkt een kracht, waardoor dit lichaam een versnelling krijgt van 1 m/s² (hierdoor neemt de snelheid iedere seconde toe met 1 meter per seconde). De werkzame kracht is dan de eenheid van kracht. De naam van deze kracht is newton, afgekort N.

De eenheden, die van namen zijn afgeleid, worden met een kleine letter geschreven, de afkorting ervan met een hoofdletter. Een kracht van 1 N geeft aan een lichaam van 1 kg een versnelling van 1 m/s². De normalisatiebladen geven ook de uitspraak en vermelden njoeton met de klemtoon op de eerste lettergreep.

In het SI is de newton geen grondeenheid. Kracht is massa maal versnelling of kracht maal lengte gedeeld door de tijd in het kwadraat. Dus 1 N = 1 kg m/s². De newton is een afgeleide eenheid. Men kan ook zeggen, dat kg m/s² wordt afgekort tot N.

Op de bekende manier zijn van de newton grotere en kleinere eenheden afgeleid: 1 kN = 1000 N; 1 mN = 1/1000 N.

In het dagelijks leven spreekt men gewoonlijk niet over de grootte van krachten. Men schept op over zijn spierkracht, maar gebruikt daarbij geen getallen. Bij het onderwijs moeten we beginnen met de grondeenheden lengte, massa en tijd; de afgeleide eenheden komen pas later aan de orde.

Als volgt kunnen wij een indruk krijgen van de waarde van 1 N. Wanneer u een pak van 1 kg suiker in de hand houdt, moet u het stevig vastpakken. Als u het pak ergens in Nederland laat vallen, krijgt het een versnelling van 9,8 m/s². De erop werkende zwaartekracht is dus 9,8 N groot. Om een massa van 1 kg tegen vallen te behoeden, moet u het met een kracht van 9,8 N ondersteunen. Daar men in het dagelijks leven niet om een grote nauwkeurigheid vraagt, kan men dit bedrag afronden op 10 N. Er is een kracht van 1 N nodig om 100 g stof te ondersteunen (nauwkeuriger 102 g).

Bij het wegen met een balans worden de massa’s van de voorwerpen vergeleken. Gelijke massa’s ondervinden evengrote gravitatiekrachten. De waarden van die krachten worden op de weegschaal niet vermeld. Op verschillende plaatsen op aarde hebben die krachten een andere waarde. Gelukkig hebben wij bij het wegen met de waarden van deze veranderlijke krachten niet te maken.

In het achter ons liggend tijdperk is voor de invoering van de newton veel gewerkt met de kilogramkracht kgf (f van fors kracht), de kracht, die de kilogrammassa in het gravitatieveld van de aarde ondervindt. In Nederland geldt: 1 kgf = 9,8 N. Deze van de plaats op aarde afhankelijke grootheid heeft voor veel verwarring gezorgd, daar in het dagelijks leven de f vaak werd weggelaten. Hierdoor worden nu moeilijkheden ondervonden bij het invoeren van het SI.

Hiermee samenhangend is er nog een probleem: het soortgelijk gewicht, het gewicht van een stof per volu-me-eenheid. Dit begrip moet vermeden worden. De volume-eenheid is de m³; de massa van 1 m³ water is 1000 kg, het gewicht hiervan in Nederland op zeeniveau 9810 N. In ons land is het soortelijk gewicht van water 9810 N/m³. In andere landen worden hiervan afwijkende waarden gevonden.

Constant in het heelal is de soortelijke massa. Van water is bij 4 °C de soortelijke massa 1000 kg/m³, 1 g/cm³ of1 mg/mm³.

Men kan ook de dichtheden van stoffen onderling vergelijken en wel door van gelijke volumes de massa’s op elkaar te delen. Daarbij kan men bijvoorbeeld water nemen. Zo verkrijgt men „relatieve soortelijke massa’s”, onbenoemde getallen, die helaas vroeger ook met de naam soortelijk gewicht werden aangeduid. Dit maakte de verwarring van het begrip soortelijk gewicht compleet. Als er nu moeilijkheden zijn, komt dat door oude fouten.

Tot slot een getallenvoorbeeld. Van koper is de soortelijke massa 8,9 g/cm³, althans bij gewone temperatuur. Hiermee is de informatie volledig. Wij hadden ook als waarden 8900 kg/m³ kunnen geven, mits men zich goed realiseert, dat de twee nullen rechts geen gemeten waarden voorstellen, maar de orde van grootte van het getal geven. Het soortelijk gewicht van koper in Nederland op zeeniveau is 9,81 . 8900 = 87.000 N/m³of 87 kN/m³. De relatieve soortelijke massa van koper ten opzichte van water is 8,9.

Bij gassen worden de relatieve soortelijke massa’s gewoonlijk ten opzichte van een ander gas bij dezelfde temperatuur en druk gegeven. Dit gas kan lucht zijn, waterstof of zuurstof. Men moet dus steeds vermelden ten opzichte van welke stof de relatieve soortelijke massa’s gemeten zijn.

.
Drs. E.J.Harmsen, Vacature, nadere gegevens onbekend

.

rekenen: alle artikelen   uit deze serie onder nr.8

.

4e klas rekenen: alle artikelen

rekenen: alle artikelen

VRIJESCHOOL in beeld: 4e klas

.

1454

 

 

 

 

 

 

 

 

.

Een reactie plaatsen

Geplaatst in natuurkunde, rekenen

Getagged , , , ,

VRIJESCHOOL – 11e klas – natuurkunde

Geplaatst op 27 januari 2018| Een reactie plaatsen

.

ELEKTRICITEITSPERIODES IN KLAS XI

Als U tijdens zo’n periode de klas binnenkomt, kan het gebeuren dat U verstrikt raakt in alle mogelijke draadjes die door leerlingen verbonden worden met lampjes, volt- en ampère-meters. Ook kan het gebeuren dat U deel moet nemen aan een filosofische discussie over ethische of kentheoretische problemen, ontstaan uit vragen of opmerkingen van de leerlingen naar aanleiding van de geheimzinnige elektriciteit of radio-activiteit. De ene klas is hierbij meer practisch ingesteld, de andere voert liever diepgaande discussies. Beide aspecten horen in de periodes thuis.

Een van de eisen, die leerlingen aan het onderwijs stellen, is dat de leerstof verbonden blijft met hun realiteit. Als je kunt rekenen met de wet van Ohm, maar geen stop durft vernieuwen of stekker kunt repareren, is die verbinding verbroken of nooit gelegd, Juist door zelf dingen in elkaar te zetten raakt de leerling vertrouwd met al die wonderbaarlijke zaken, die door de elektriciteit mogelijk zijn.

De leerstof is zo gegroepeerd, dat voortdurend aan de voorstelling geappelleerd wordt. De voorstellingsbeelden worden aan de hand van demonstratie of eigen proeven opgebouwd en daaruit volgt “als vanzelf” de theorie. Al kost dit “vanzelf” de ene leerling meer moeite dan de andere.

In de eerste periode beginnen we met het magnetisme. Naast de gebruikelijke magnetische proeven over aantrekking en afstoting, het magnetiseren van ijzer en dergelijke, wordt veel aandacht geschonken aan de magnetische velden. Ook bij de elektrostatika, waarbij we onder andere een leerling opladen, nemen de elektrische velden een centrale plaats in. Een heldere voorstelling van de vorm van deze niet materiële – maar door een kunstgreep zichtbaar te maken – velden vormt het uitgangspunt van de tweede periode. Na toepassingen van de stromende elektriciteit in huis-, tuin- en keukenschakelingen, gaan we elektrische stroom opwekken met veranderende magnetische velden. Zo komen we tot inzicht in de dynamo en de elektromotor, waarvan u dagelijks vele malen (misschien onbewust) gebruik maakt. Ook de radio komt aan bod, waarvan we indien mogelijk, een zeer eenvoudig exemplaar bouwen.

Dat wetenschapsbeoefening ook morele en existentiële problemen oproept blijkt in deze periode telkens weer. Vragen van leerlingen boren dieper dan in een VlIIe of IXe klas. Daar ligt het accent vooral op; “Hoe werkt het?” In de Xle wordt de vraag; “Waarom werkt het zo?” en; “Hoe verhoud ik mij persoonlijk als mens tot de verworvenheden van de techniek?” Welke feitelijke thema’s een klas in een bepaald jaar opneemt, is verschillend; wel blijkt hierin steeds de persoonlijke relatie van de leerling tot de hem omringende wereld een centrale plaats in te nemen.

Peter Landweer, Geert Grooteschool, Amsterdam apr.1976

.

11e klas: meer artikelen

.

1427

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

Een reactie plaatsen

Geplaatst in natuurkunde

Getagged ,

VRIJESCHOOL – 6e klas – natuurkunde (2-1)

Geplaatst op 24 november 2017| Een reactie plaatsen

.

NATUURKUNDE IN DE 6E KLAS

De drie stappen in de methode van het vak nauurkunde –
    een basisoefening van de ‘ Filosofie van de vrijheid’

De ‘Pädagogischer Jugendkurs’ [1] door Rudolf Steiner gehouden in oktober 1922 in Stuttgart, bevat, hoewel tot jonge mensen werd gesproken, voor de opvoeder belangrijke aanwijzingen die bedoeld zijn om zijn lesmethodiek op een intensieve manier te impulseren:

“wanneer de leerkracht weer zo voor de jeugd staat dat zijn manier van lesgeven weer kunstzinnig is, dat er overal kunstzinnigheid in het onderwijs zit, dan zal daardoor een andere jeugdbeweging ontstaan…..die zich zal richten op de kunstzinnige leraar, omdat zij ‘opzuigen’ wil, omdat zij van hem verwacht wat de jeugd van de oudere verwachten moet.’

Rudolf Steiner sprak vervolgens van een ‘vanzelfsprekende gang naar de oudere’ die er zal zijn:

‘wanneer iemand met het kunstzinnige door de oudere generatie kennis kan maken, wanneer voor iemand de waarheid in de schoonheid verschijnt.
Dan zal met name het beste in de jonge mensen boven komen: niet het intellect, dat altijd passief blijft, maar de wil die actief wordt en die ook nog het denken zal stimuleren. Artistiek-kuntzinnige opvoeding zal een opvoeding van de wil zijn en van de opvoeding van de wil hangt toch echt alles af.’

De 10e voordracht van deze cursus bevat een reeks aanwijzingen die zowel het ontwikkelen van een kunstzinnige onderwijsmethode alsmede ook het ontwikkelen van een levend, met wil doordrongen denken sterk met het werken met de ‘Filosofie van de vrijheid’ [2] verbindt.
Die samenhang werd me duidelijk bij de laatste natuurkundeperiode, zodat ik een paar ervaringen wil doorgeven.
De didactiek van de natuurkunde stelt de klassenleerkracht voor een bijzondere opdracht en voor problemen. In de zgn. ‘Ergänzungskurs, [3] in Stuttgart gehouden in juni 1921, 3e voordracht, beschrijft Rudolf Steiner zeer beknopt het specifieke proces:

‘Welnu, de volgende dag kan ik meer terugkijkend, beschouwend ingaan op wat ik de dag ervoor aan experimenten heb gedaan en louter vertellend heb herhaald, meer voor de fantasie heb herhaald. Nu ga ik daar door middel van beschouwingen uitputtend op in. Daarmee stimuleer ik het bewust worden van de beelden die tot bewustzijn moeten komen. Dus ik geef een natuurkundeles, ik doe experimenten, ik herhaal voor de kinderen wat er gebeurd is; de volgende dag houd ik een beschouwing die als resultaat heeft dat de kinderen de wetmatighe­den leren kennen van wat er zich heeft afgespeeld. Ik stuur aan op de meer denkmatige, voorstellingsachtige kant van de zaak, (…)

Het gaat dus om deze drie stappen:
dag 1:
1.experiment
2.herinneren ‘geheel beeldend’

dag 2:
1.beschouwen ‘denkend’
dat naar de wetten leidt, vastleggen

Wat door deze methode menskundig gebeurt tot in de nacht, is in de genoemde voordracht uitvoerig beschreven. Hoe echter, moet ik splitsen wat in het leven toch zich als eenheid voordoet in waarnemen, meebeleven, nadenken? Hoe doe ik dat methodisch en waar liggen de problemen?

Op het gevaar van veel te veel experimenten wijst Rudolf Steiner nadrukkelijk. Dat leidt tot een soort overmatige inspanning van het hele wezen, tot een ‘innerlijke chaos’. De kinderen die in het begin nog aangeven meer experimenten te willen, ontwikkelen bij een overvoeren al na een paar dagen een zekere weerstand, zodat de leerkracht al snel alleen op zijn toneel staat, terwijl de kinderen dat op hun manier rechtzetten. Een eenzijdig benadrukken van de eerste stap, wordt al gauw door de leerkingen gecorrigeerd. Want de opwinding van wat vertoond wordt, vraagt om rust en om ordening, zoals die van het denken, van de wetten uit kan gaan. Alles is er bij deze 12-, 13-, 14-jarige leerlingen op uit, het ontwakende denken te gebruiken. – Waarom moet dan dit plezierige doorgronden van wat beleefd werd naar de volgende dag worden verschoven, waarom moet bij deze tweede stap, het in vergelijking met de zintuiglijke beleving eerder droge, ja bijna spartaans onthouden, ingeschakeld worden?
Iedereen die deze periode al eens heeft gegeven, zal ervaren hebben, hoeveel kracht het kost, de instrumenten opzij te zetten en de kinderen ertoe te brengen wat ze gezien hebben met hun verbeeldingskrach,t weer innerlijk na te maken en dat des te meer als bij sommige leerlingen de vraag opkomt: ‘Waarom moet dat herhaald worden? Dat hebben we toch gezien! – Als je niet te snel toegeeft, is deze hindernis nog te nemen. Want het blijkt al gauw dat ze niet allemaal evenveel en vooral niet allemaal hetzelfde hebben waargenomen.
Het begin van natuurkunde, geluidsleer, optiek, warmteleer bieden veel mogelijkheden, op een speelse manier de kinderen naar een cultuur van waarnemen te leiden. Hier een paar voorbeelden:

-Achter een gordijn hangen bepaalde voorwerpen: een glas, een metalen kaarsenstandaard, een kopje met een barst, een kartonnen doosje, enz. Door erop te slaan, klinken ze. De intensiteit waarmee de luisterende kinderen nu innerlijk met hun fantasie de niet zichtbare voorwerpen tot in het materiaal, de vorm, de oppervlakte, de glans, de hardheid vormgeven, staat op hun gezicht te lezen. Niets schijnt sterker op het waarnemen te werken, dan door het terughouden van de oogwaarneming.

-Achter een gordijn hangt een blok hout en een stuk glas. Beide worden tot klinken gebracht. De kinderen luisteren en proberen te beschrijven wat ze horen. Hier is het resultaat: het hout klink jong, vochtig, zacht, druppelend, rond, als een holle ruimte. Het glas klinkt oud, droog, kruimelig, scherp, vlak, schel, gevaarlijk.
Dikwijls lukt het de kinderen nog veel beter dan ons, volwassenen, zich helemaal een te voelen met wat je waarneemt, zodat uit deze lijfelijke ervaring het daarbij horende beeld opborrelt.
Het begin van de optiek, de leer van de schaduw, biedt de leerkracht mogelijkheden vanuit het esthetische naar de wereld van het licht te gaan.
Doe je dat verstandig, dan wordt de al snel gestelde vraag naar het ‘waarom’ nog overstraald door de beleving van schoonheid door de zintuigindrukken:

-hou je tussen een scherm en een rij van achterelkaar staande kaarsen een poortachtige sjabloon, dan ontstaat er een beeld van een wonderbaarlijke dieptewerkeing van een architectonisch perspectief. Wanneer je de kaarsen naast elkaar zet, ontstaat er beeld met een grote transparantie.

Het kunstzinnig verwerken in een schrift helpt veel om de innerlijke fantasie- en beeldkrachten te activeren en zo de zintuigindrukken in het schrift en in jezelf te verbeelden. De volgende dag zullen de kinderen graag terugkomen op wat ze ervaren hebben en erover denken hoeveel kaarsen wel niet aan dit beeld meegewerkt hebben, hoe je ze neer moet zetten om een ander beeld te krijgen, welke contouren ontstaan door de rechter, welke door de linker kaars, welke door de kaars die dichtbij staat of verder weg. Zo kom je zonder op te dringen, zonder schroom tot een wet.
De elementaire fenomenen van de natuurkunde met een volheid aan zintuigindrukken, doen in het vervolg een stapje terug. In de 7e klas komen er nog veel gecompliceerdere proeven bij. Het denken kondigt zich weer sterker aan en wil aangesproken worden. Dit geldt niet voor iedere leerling op dezelfde manier en op het zelfde tijdstip. Terwijl de groep die we kennen als meer dromend (Rudolf Steiner bestempelt ze als groothoofdig) nog helemaal onder de indruk is van wat juist werd ervaren en daar niets verder meer bij verwachten, storten de anderen, de wakkeren, de’kleinhoofden’ zich op de verklaring en proberen snel met begrippen de vele fenomenen uit te werken. Voor hen ‘dansen’ niet de vele zijdevloeipapiersnippers onder een stuk plastic folie dat met een wollen doek opgewreven is, nee: zo’n opgewreven stuk folie bezit aantrekkingskracht – is hun formulering. Om deze gedreven kinderen wat terug te houden om te voorkomen dat ze de fase van de zintuigwaarneming te snel verlaten – vaak zijn het ook nog de wakkerdere waarnemers – is voor de leerkracht een niet zo makkelijk op te lossen probleem. Hoe moet hij motiveren, dat je ‘nu nog niet naar verklaringen moet willen zoeken’, zonder de leerling te irriteren en de indruk te wekken dat je het verstand dat wil begrijpen remt, terwijl toch na zes jaar beeldend onderwijs alles zich toespitst op het denken. Hier komen we ook bij een buitengewoon belangrijke opgave voor de ouders. Want  in het bijzonder vaders, vinden het heerlijk om bij iedere gelegenheid hun kinderen een beetje met de begrippen verder te helpen die hun uit de eigen schooltijd zijn bijgebleven. Het is dus wel belangrijk om vóór de periode een ouderavond te houden om de bijzondere methodiek uit te leggen.

Vatten we de opdracht nog eens samen.
Het gaat om de ontwikkeling van een vermogen om tot heldere kennis te komen. Dat kan alleen – conform de ‘Filosofie van de vrijheid’, steunen op de beide pilaren: waarnemen en denken.
Terwijl dus de ene groep kinderen het waarnemen graag overslaat, verslaapt de andere groep weer het denken. Voor de pedagogie ontstaat daardoor de opgave om op dag 1 de wakkere leerlingen op een bepaalde manier in de hand te houden en op dag 2 de andere, de dromers wakker te maken – om precies te zeggen, de hoofdkrachten (Kopfgeist) te wekken. Maar hoe krijg je deze beteugeling en dit wakkermaken voor elkaar. Rudolf Steiner zou weer van een kunstzinnig vermogen spreken dat de leerkracht moet ontwikkelen.
Hier volgen wat methodische gegevens die werken en die in de loop van de natuurkundeperiode zijn ontstaan.

1.Het waarnemen wordt niet beter door de herhaling van proeven. Tot deze fout willen de leerlingen de leerkracht steeds verleiden. Want als de kinderen eenmaal op de herhaling kunnen rekenen, heeft dit eerder een zekere desinteresse tot gevolg. Het zwakke waarnemen ligt maar zelden op het gebied van ‘de ogen’ – iedereen heeft het kunnen zien. Het ligt veel meer op het gebied van de waarneming van wat je waarneemt, het gebied van hoe actief de ziel het opneemt. Dit actieve opnemen kun je oefenen door met de taal aan het weergeven van wat je waarneemt, te polijsten door het preciezer te zeggen, het wat poëtischer, beeldender te verdichten. (Rudolf Steiner spreekt bij die 2e stap over ‘de revue laten passeren’ en dat iemand ‘het echt beeldend zich herinnert’).
Hier een paar voorbeelden:
=we ontladen de elektriseermachine door de kinderen die met z’n allen een menselijke ketting vormen. (De proef die in de periode de meeste indruk maakt). Iedereen kreeg een kleine schok. Een kind beschreef deze ervaring zo:
“Ik had een heel komisch gevoel, alsof er een dikke kogel door mijn polsader schoot. De schok is iets merkwaardigs. Het is een soort verbranding, maar veel sneller en minder fel. De schok kun je eigenlijk met niets vergelijken, zoals bijv. verbranding of een steek. Je kan eigenlijk geen goede vergelijking vinden, omdat die er misschien niet is.’

=Een tussen de twee polen van de elektriseermachine aan een draad hangende kurk werd tussen deze heen- en weergeschoten, resp. getrokken.
Een paar kinderen noemden het de pendelslag van een klok; nog veel treffende was de vergelijking met een boot, die ‘geroepen’ en ‘gestuurd’ werd en ‘berichten overbrengt’.

-Een hardrubberen staaf die opgewreven was, kreeg het voor elkaar een straal water uit de kraan uit zijn loop te trekken. Kinderen merkten op: ‘Hij heeft dorst.’

-Een kind dat ik door de elektriseermachine opgeladen had – het stond op een isoleerblok- trok met z’n vinger een vonk uit zijn neus. In zijn periodeschrift vond ik deze beschrijving: ‘Toen de machine geladen was, raakte mijnheer Breme mijn neuspuntje aan. Het knetterde en ik voelde op het puntje een kleine ‘plop’.

Ligt iniet in ‘de grote kogel die door mijn aderen schiet’ en ‘de kleine plop’ in de neus het nabeleven van de begrippen, niet die ongelooflijke verdichting en verinnerlijking van de ervaringen die door een herhaling van de zintuigwaarneming nooit meer kunnen ontstaan?

2. Bij het slagen van de tweede stap draagt naast het ‘polijsten’ van het taalgebruik ook het volhouden van een zorgvuldig, kunstzinnig weergeven van de proeven bij. Daar komt bij dat de beelden een waardevol middel zijn voor de leerkracht om waar te nemen wat er menskundig gebeurt – vaak nog meer dan de taal: wat en hoe tekenen de kinderen? Staat de mens die de proef neem erbij of alleen zijn hand of zijn slechts de instrumenten er? Heeft de kaars nog schijnsel dat het donker verlicht? Hoe is de transformator getekend die nog ondergeschikt is en nog niet begrepen? Zijn de kabelverbindingen goed getrokken?

3.Dat het proces om de natuur te leren kennen door de genoemde drie stappen over de tijd verdeeld wordt in waarnemen, in je op nemen (Beobachten) en denken, zoals in de ‘Filosofie van de vrijheid’ staat, wordt met de leerlingen natuurlijk niet besproken. Die wordt alleen toegepast als basisoefening. Maar de innerlijke activiteit die voor stap 2 nodig is, onderscheidt zich duidelijk merkbaar van stap 3, doordat de leerkracht er nu met de kinderen over kan praten als hij de juiste begrippen hanteert. Een getuigschriftspreuk die ik voor een groothoofdig kind maakte, kwam mij onverhoopt te hulp:

De natuurkundige spreekt tot de schilder:

Wat de wereld beweegt     (Was die Welt bewegt)
Wat in dieren leeft             (Was in Tieren lebt)
Wat in planten werkt        (Was in Planzen wirkt)
Wat de ziel verbergt          (Was die Seele birgt)
Kan je oog nooit                (Kann dein Auge ganz
helemaal ontdekken          Niemals dir entdecken)

Pas wie alles nieuw           (Erst wer alles neu)
En de wereld getrouw      (Und der Welt getreu)
Met gedachtekracht          (Mit Gedankenkraft)
Actief herschept                 (Tätig nacherschafft)
Kan alles weer                    (Kann zum Wesensglanz)
Zijn wezen geven              (Jedes Ding erwecken)

Nu hadden we de beeldende begrippen, behorend bij het kind voor waarnemen en denken onder handbereik. Begrippen die met plezier geaccepteerd werden, omdat ze innerlijk beweeglijk maken: ‘Wie schetst deze proef als dichter?” ‘Wie de proef van gisteren als natuurkundige?
‘
4.Wat buitengewoon goed werkte om af en toe proeven te doen waarvoor nog geen verklaring of nog geen verklaring te vinden was, waarbij er dan niets meer is dan de gemeenschappelijke verwondering van de leerkracht en de leerlingen bij een bijzonder fenomeen. Een voorbeeld:
We brachten een 30cm lange, tussen twee isoleerpunten gespannen dunne ijzerdraad tot gloeien en schakelden plotseling de stroom uit. Hier volgen de waarnemingen:
-de stroom wordt ingeschakeld en de spanning langzaam opgevoerd. De draad wordt warm, begint rood te gloeien, wordt slapper en licht wit op.

-de stroom wordt plotseling uitgeschakeld. Het gloeien dooft, de draad komt weer op spanning, de isoleerpunten worden een paar milimeter naar elkaar
toegetrokken, na 1-2 seconden is nu voor wakkere oren een tingelen te horen – zoals bij een arreslee in de verte – er gaat een trilling door de draad, gevolgd door weer een slapworden, met een ruk. Verder onderzoek van de draad liet zien dat deze broos en brokkelig was geworden. De kinderen waren stil en onder de indruk. Een beetje hadden we het lijden van materie meegemaakt, het proces van oudworden en doodgaan onder invloed van de elektriciteitskracht.

5.De deugden van de onderzoeker – geduld, wakkere waarneming, beweeglijk denken en niet vooringenomen – kun je voor het grootste resultaat stimuleren door het vertellen van biografieën van uitvinders. Zo vind je bij Edison het wonderlijke verhaal over de uitvinding van de gloeilamp die je de leerlingen niet mag onthouden. (Op zoek naar de juiste gloeidraad waren Edison en zijn medewerkers helemaal overwerkt en niet uitgeslapen. Om zich wat te ontspannen, ging hij regelmatig achter het orgel zitten en door zijn spel kwamen de anderen weer in de juiste stemming).

6.Niets schijnt meer de aandacht van de leerlingen te treffen dan een mislukte proef en de strijd van de vertwijfelde leraar met de instrumenten. Iets van de realiteit van het werk van een uitvinder mag zo wel ervaren worden: bij een element van Volta had de gloeilamp moeten gaan branden. Was de zuurgraad te laag, de platen te dof, de gloeilamp niet goed? – De proef werd ondanks het mislukken voor de waarheidsvinding, toch door de leraar als dictaat voor het schrift gegegven, tot waar de proef op het beslissende ogenblik stagneerde. – ‘Wat moeten we nu opschrijven?’ – was zijn hulpeloze vraag aan de leerlingen….’Ach, dan schrijven we toch op dat die wel zou zijn gaan branden.’ Het antwoord kwam niet van een dromerige leerlinge, maar van een die eerder meestal kritisch is. Wat hier op een roerende hulp uit liefde voor de leerkracht mag lijken, spiegelt tegelijkertijd ook iets van de zekerheid dat het denken de wereld eens voor ons zal ontsluiten en ons vanuit het inerlijk tot de zekerheid van een voorval kan brengen die niet op ieder ogenblik een bevestiging nodig heeft door de zintuigwaarneming. Rudolf Steiner beschrijft deze kwaliteit van het denken in zijn ‘Filosofie van de vrijheid ‘aan de hand van het biljardspel aan het begin van het 3e hoofdstuk.

7.Hoe lukt het om de terugblik en het denkwerk op dag 2 kunstzinnig vorm te geven, zodat die niet als een droge oefening beleefd wordt, als een talmen om verder te experimenteren. Als voorbeeld van de schaduwleer werd al zo’n poging getoond. Stap 3 moet zelf iets nieuws bevatten. Die moet proef- en ontdekkingskarakter hebben. Want voor het denken geldt dat er iets heel nieuws moet worden ontdekt. Dat kan alleen dan, wanneer je het denkproces niet beschouwt als een proces dat vanuit de waarneming een abstractie wordt, en niet teruggrijpt naar deze opvatting van John Locke.
Bij de gebruikelijke natuurkunde op school verdwijnen in de regel de belangrijkste kwaliteiten onder tafel. Zeker, je kan na een dag van veel proeven met elektrostatica zeer snel overgaan naar de algemeen gangbare wet: opgewreven voorwerpen van glas, barnsteen, hardrubber trekken kleine, droge, lichte voorwerpen aan. Maar is hiermee het wezenlijke werkelijk begrepen? Welke rol speelt het indrukwekkende en voor iedere leerling onvergetelijke kattenvel? Hoe komt in de wet de moeite van het opwrijven tot uitdrukking, eerst zonder resultaat en na krachtige herhaalpogingen – zo ingespannen bezig heb je de leerkracht nog nooit gezien – toch resultaat opleverend? (Iedere leerkracht weet, hoe onberekenbaar deze proeven zijn). Om in een denkproces te komen, gestuurd door de wil, lijkt het mij alleen aan te komen op de vraagstelling. In het bovengenoemde geval heb ik het zo geprobeerd: Ik vroeg: ‘Wat is het verschil van het magnetisme met de proeven van gisteren (begin van de elektrostatica)’ en ik trok een verticale lijn op het midden van het bord:

magnetisme                                                            elektriciteit
-komt voor in de natuur                           -moet opgewekt worden
-hangt met de hele aarde samen
-ontstaat door rust (magnetiet)              -ontstaat door wrijving
-verdwijnt bij grote hitte                          -hangt samen met warmte
-wonderbaarlijke orde (krachtvelden)  -levendig dansen en knetteren
-trekt alleen zware dingen aan (metaal)-trekt alleen lichte dingen aan

De dag na de proef met de gloeilamp stelde ik de volgende vraag: ‘wat is het verschil tussen de bloedstroom en de elektrische stroom?’ (Er was al een periode voedingsleer aan vooraf gegaan).*
Opnieuw verzamelden we de waarnemingen:

bloedstroom                                                  elektrische stroom

-verkwikt en verwarmt ons                         -is levensgevaarlijk
-voedt de organen                                         -vreet de metaalplaten op
-houdt ons jong en de ledematen              -maakt de draad oud, broos en
soepel                                                                brokkelig
-temperatuur ca 37º                                    -kan koud zijn, maar ook dingen laten
-verschil in pulseren bij plezier,                gloeien
angst en schrik

Dergelijke lijstjes kennen de kinderen sinds de 4e klas. Ze hebben niets droogs, niets vervelends, ze worden erg interessant gevonden en goed opgenomen. Door het omgaan met polariteiten** ontwikkel je een innerlijk orgaan dat levende begrippen biedt: het ene komt in het licht en de betekenis van het andere te staan. De dingen beginnen plotseling, met aanwezigheid van de tegenpolen, een duidelijke, karakteristieke taal te spreken.
Neem je de methodische aanwijzingen van Rudolf Steiner serieus, in dit geval de drie stappen in het natuurkunde-onderwijs, en doe je moeite om die te begrijpen en in praktijk om te zetten, dan kan het onderwijs voor de leerkracht tot kunst en het kunstzinnige onderwijs voor de leerling het uitgangspunt van een moderne weg van scholing en daarmee een wezenlijke stap op weg zijn naar vrijheid.

Christian Breme, Erziehungskunst jrg.48, 7/8 -1984

.
[1] GA 217
[2] GA 4
vertaald
[3] GA 302
vertaald

*die wordt in Nederland meestal in de 7e klas gegeven
**De werkelijkheid bestaat uit tegenstellingen. We begrijpen de werkelijkheid niet, wanneer we niet de tegenstellingen in de wereld zien.
.
Rudolf Steiner wegwijzer 20

natuurkunde: alle artikelen

6e klas: alle artikelen

VRIJESCHOOL in beeld: 6e klas

.

1377

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

Een reactie plaatsen

Geplaatst in natuurkunde

Getagged , ,

VRIJESCHOOL – Geluid(en)

Geplaatst op 12 november 2017| Een reactie plaatsen

.
artikel in opbouw

GELUID(EN)

Meer dan eens zal er in een klas over geluid(en) gesproken worden. Dat kan naar aanleiding van van alles zijn.
Het kan ook door de leerkracht bewust gezocht worden, wanneer je dierkunde geeft, bijv.
Wat voor geluid maken de verschillende dieren.

In de natuurkundeles in klas 6 (of 7) wordt het geluid veel meer vanuit de (trillings)klank benaderd. → klas 6 geluid

Dan kan het gaan om veel meer dan alleen dierengeluiden. Om alle geluiden die de natuur ons geeft.
Je zou een indeling kunnen maken met bijv. de ‘rijken’: aarde, water, dier en mens.
Dan komt er uit onze taal een grote rijkdom tevoorschijn.
Het zal ook veel om ‘klanknabootsingen’ gaan, met de interessante vraag daarachter: wanneer is de mens met deze klanknabootsing begonnen om de dingen te benoemen. En hoe doen de verschillende volken dit?

Ik wil hier een poging doen tot een verzameling. Die kan ik niet meteen uitputtend geven. Ik hoop dat die met behulp van de lezers van deze blog tot stand kan komen. Via de reactieruimte of pieterhawitvliet voeg toe apenstaartje punt com of via Facebook

AARDE – het gesteente, de stenen of ruimer ‘materie’
Die zullen uit zichzelf geen geluid maken. Of, zoals dat ‘poëtisch’ in de ochtendspreuk staat: ze rusten.
Van buitenaf worden ze of kun je ze bewegen en dan kunnen ze geluiden voortbrengen.

ketsen= het geluid ‘kets’ voortbrengen
knappen=het geluid ‘knap’ maken; vuur knapt in de haard; een glas kan knappen
knarsen=scherp, ongelijkmatig schurend of malend onaangenaam aandoend geluid – de deur, werktuigen; van tanden: met sterke druk over elkaar doen schuiven=knersen
knerpen=het geluid van sneeuw onder schoenen; van grind waarop wordt gelopen
knetteren=scherpe knappende of ploffende geluiden doen horen  (vuur)

wind:
bulderen=rommelend of dreunend geluid, gezegd ook van stem, kanon, vliegtuiglawaai
gieren=fluitend geluid
loeien=gierend, huilend geluid van wind of vlammen
water
kabbelen=met korte golfjes voortstromen met dat geluid
 klots=het geluid van klotsen, als golven tegen elkaar botsen of tegen een wand
murmelen=zacht ruisen van een beekje
plons=het geluid van plonzen, als er iets in het water valt

PLANTEN

Ook de planten brengen nog geen eigen geluid voort. Als ze vanbuitenaf worden bewogen, wel:
knisperen=knapperend geluid
ritselen=als de wind bladeren hoorbaar beweegt

DIEREN

bij:
zoemen=hoog trillend of gonzend geluid
tuten=geluid van ‘roepende’ bijenkoningin bij het verlaten van de raat

duif:
koeren=dof rollend geluid als ‘koer’
roekoeën=klanknabootsend woord ‘roekoe’

eend:
kwaken=het geluid ‘kwak’ maken; ook van kikker gezegd
snateren=druk doordringend geluid van eenden en ganzen

ekster:
klappen=natuurlijk geluid van ekster, raaf, papegaai
kwekken=ook van ekster gezegd, van gans en kikker

ezel:
balken=het ia-geluid maken
iaën=idem
giegagen=idem

fazant:
kokkeren=roep van fazant bij opvliegen; ook van andere vogels gezegd

gans:
gaggelen=snateren of kwaken
gakken=het geluid gak maken
gakkeren=idem
snateren=zie eend
kwekken=zie ekster
sissen=scherp geluid voortbrengen door lucht met kracht door nauwe opening te doen stromen

geit
mekkeren=natuurlijke geluid, ook mekken

giraf
neuriën=(half) binnensmonds (zingend) geluid

haan
kraaien=natuurlijke geluid

hert
burlen=bronstig loeien
briesen=herhaald kort afgebroken de adem tussen de lippen door uitstoten

hond:
blaffen=de stem van honden; in de klanknabootsing: waf of woef. Dat is in andere talen soms anders. Hoe zou dat komen? Het is toch hetzelfde geluid.
bassen=laag blaffen
grommen=dof brommend geluid; in de keel ratelend dof geluid; ook gezegd van de donder; m.n. van beer
janken=klagelijk, in gerekte hoge tonen huilen of sterker, schreeuwen
keffen=hoog en snel blaffen

hyena
lachen=reeks hoorbare ademstoten geven

jakhals
lachen=reeks hoorbare ademstoten geven

kalkoen
klokken=het geluid ‘klok’ maken
snateren=druk doordringend geluid van eenden en ganzen

kip
kakelen=roepen van kippen m.n. na het leggen
ook van mensen : druk door elkaar spreken
tokken= ‘tok’ roepen
klokken=het geluid ‘klok’ maken

koekoek
koekoeën=het geluid ‘koekoek’ laten horen

korhoen
balderen=roepen (en dansen) van korhoen en auerhaan

krekel
sjirpen=fijn trillend geluid
tjirpen=fijn trillend geluid

kraai
krassen=rauw, snijdend keelgeluid gevend ‘kra  kra’

leeuw:
brullen=het harde geluid

paard:
briesen=herhaald kort afgebroken de adem tussen de lippen door uitstoten
hinneken=herhaalde korte stoten van uit de keel, in een soort ‘geluidsboog’

papegaai
praten=wanneer hij menselijke klanken/woorden nabootst;
klappen=hun natuurlijk geluid
krauwen=het geluid ‘krauw’ maken
krijsen=op scherpe, schelle, doordringende manier schreeuwen

pauw
schreeuwen=luid en doordringend roepen

raaf
krassen=rauw, snijdend keelgeluid gevend ‘kra  kra’
klappen=zie papegaai
krauwen=idem

ratelslang
ratelen=een reeks korte, harde geluiden in snelle opeenvolging voortbrengen

ree
briesen=herhaald kort afgebroken de adem tussen de lippen door uitstoten
fiepen=een fijn, hoog geluid maken bij lokroep of schrik

rund
loeien=het schreeuwen van runderen, het geluid m/boe, in langer gerekte ‘boog’toon
bulken=loeien van rundvee

schaap
blaten=natuurlijke geluid
blèren=idem
mekkeren=idem, ook mekken

uil
rauw, snijdend keelgeluid gevend ‘kra  kra’

vogels
krijten=schel geluid maken

 


6e klas natuurkunde: geluid

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

Een reactie plaatsen

Geplaatst in dierkunde, natuurkunde

VRIJESCHOOL – Natuurkunde – alle artikelen

Geplaatst op 11 november 2017| Een reactie plaatsen

.

KLAS 6 – 7
Overzicht van de lesstof voor natuurkunde en mechanica, met een aantal voorbeelden.

KLAS 6
[1] Geluid
Thor Keller over: ontwikkeling kind rond 9/10  en 11/12 heemkunde-natuurkunde; natuurkunde klas 6: hoe geef je periode; geluid/akoestiek, klank, monochord, intervallen; hoe kom je tot ‘wetten’.

[2-1]
Christian Breme over: de drie stappen: waarnemen, terughalen, beschouwen; voorbeelden uit de les: statische elektriciteit; raakvlak met ‘Filosofie van de vrijheid; het gevaar van te veel proeven.

[2-2] Geluiden
Over: aardse geluiden; van planten; van dieren; artikeljnog in opbouw

[3-1] Licht
Willem Beekman over: wat is licht; fenomenologische benadering; op een dergelijke manier kun je leerlingen het licht laten ontdekken.

[3-2] Wat doet het licht
Cordula Zeylmans over: het verkleurend blad als fenomenologisch verschijnsel; licht; lichtprocessen, chlorofyl en anthocyaan; denken en waarnemen; denken en idee.

[3-3] Licht
Piet Vroon over: wat doet licht met ons; depressie; pijnappelklier; kleuren, nabeeld.

[3-4] De mens kan het daglicht niet missen
Joke Meijer over: rachitis, intensiteit van licht; vitamine D (3); leukemie; gevolgen biologisch jaarritme: zelfmoord, bevruchting, winterdepressie; vlakker worden van ritmen;

[3-5] Licht en donker
Thor Keller over: licht en donker in klas 6; waarom natuurkunde op het 12e jaar; verschillende proeven; hoe beschrijf je ze.

[4-1] Kleurenleer tussen licht en donker
J.M.Bierens de Haan over: yang en yin; I tjing; Kabbala; samenhang met denken, voelen, willen; natuurwetenschap: te veel yang, te weinig yin; Newton prismaproef; Goethe prismaproef; kleuren;

[4-2] kleur
A.M.Muller over: kleur in voor- en najaar; kleur overdag; primaire en complementaire kleur; Goethes kleurenleer; warme en koude kleuren; actieve en rustige’; kleureencirkel.

KLAS 8
[1-1] Voorstel voor een eerste natuurkundeperiode
Walter Kraul over: terugblik op natuurkunde in 6e en 7e klas; hydrostatica; hydrodynamica; soortelijk gewicht; aerostatica; Archimedes.

[1-2] Walter Kraul over: aerodynamica; meteorologie: winden, golfstromen, wolken.

[2] Giselher Wullf over: barometer – zelf maken; hoge- en lagedrukgebied; wind; wolken; Goethe: wolkengedicht: stratus, cumulus, cirrus, nimbus; moesson; tegenstelling Oost-Azië-Noord-Amerika

 

8e klas: alle artikelen

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

..

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

Een reactie plaatsen

Geplaatst in natuurkunde

VRIJESCHOOL – 6e, 7e klas – natuurkunde – overzicht

Geplaatst op 9 november 2017| Een reactie plaatsen

.

Hieronder volgt een schematisch overzicht van de onderwerpen van het vak natuurkunde in klas 6 en 7. Het is gemaakt in de tijd dat klas 7 nog bij de basisschool hoorde. Nu dat niet meer zo is, lijkt het verstandig dat de leerkrachten van klas 6 en 7 – de laatste zal naar alle waarschijnlijkheid op een andere locatie werken – de stof goed op elkaar afstemmen.

Dit verslag is ontstaan n.a.v. diverse werkbijeenkomsten om het leerplan natuurkunde concreter uit te werken.

In de artikelen die een onderwerp behandelen, kan het zijn dat er een verschil is van aanbieding per leerjaar.

NATUURKUNDE

 

Aandachtspunten die van belang kunnen zijn bij het voorbereiden van de periode natuurkunde in de benedenbouw:

– Welke bijdrage kan dit vak leveren aan de ontwikkelingsweg die de kinderen doormaken? (Het vak is een middel en geen doel op zich).

– Waar haal ik de motivatie vandaan om voor dit vak enthousiast te worden. De initiatiefkracht van de opvoeder is doorslaggevend.

– Ontwikkelingsfase: (een zeer beknopte schets, met een trefwoord:
breuken   biologie   natuurkunde   scheikunde   perspectief   humor
klas                4                5                    6                       7                    8                   9
godenschemering              natuurkunde      stofverandering              innerlijk
………………………………….leven                                                         ruimtelijk

klas 4/5     belevingen                       en fenomenen
warmte                                brandglas
licht                                      verrekijker
in deze klassen is er nog geen sprake van een gerichte natuurkundeles, maar de kinderen ervaren wel al allerlei natuurkundige verschijnselen

klas 6:
De kinderen leven nog in de volheid van hun ziel (spieren).
Benaderen van de wereld vanuit de beleving die doorzien gaat worden (begrijpen).

Klas 7
De kinderen incarneren tot in hun botten.
Het mechanische wordt van binnenuit ervaarbaar. Het causale analytische denken wordt actueel.

Klas 8-
Innerlijk dringen de kinderen door tot in het kristallijne. Getalsverhoudingen en eenheden.

Klas 9
lk-inslag. In de ziel ontstaat een polariteit. De twee hoofdthema’s zijn
warmte  ↔  elektriciteit

Mogelijke jaarplanning periodes:

HERFST                                                                                                            ZOMER rekenen                                              biologie                                                meetkunde algebra                                            natuurkunde
scheikunde

Duur van de periode:

6e klas                                           7e klas                                                   8e t.m. 12e klas
4 weken                                     4 weken of                                                       4 weken                                                              3+    2 weken mechanica

Thema’s
6e klas : volgorde van behandeling:
licht
warmte
elektriciteit
magnetisme

 7e klas
licht
akoestiek →  geluid in klas 6
warmte
elektriciteit
magnetisme
mechanica

8e klas
 ook alle thema’s behandelen met een accent op hydraulica en aerodynamica   

Duur:
Minimaal 3 è 4 dagen voor één onderwerp.
Ieder thema exemplarisch behandel. (In de bovenbouw sterker thematisch)

Aanpak:
=Het allerbelangrijkste is om bij de kinderen ‘interesse’ en een ‘vraagstelling’ die vanuit de ‘verwondering’ ontstaa,t wakker te roepen.

= Zo met verschijnselen omgaan dat in directe bewoordingen uitgesproken wordt wat de waarneming en de beleving biedt, (waarnemingsoordelen).

=Vervolgens je verstand gebruiken om inieuwe proefopstellingen, waarnemingsmogelijkheden te creëren.

=Verwante fenomenen zoeken en die ernaast plaatsen (vergelijkende methode).

Eenzijdige wegen:
=veel vertellen, weinig proeven
=alsmaar (spectaculaire) proeven doen.

Zoek een afwisseling en evenwicht tussen de sympathie-(waarnemen) en antipathiekrachten (voorstellen, herinneren, begrijpen).

In het waarnemen trek je de kinderen naar buiten, gericht op de natuur, waarnemend verbind je je met de natuur.
In het voorstellen en begrijpen verbindt het kind zich met het goddelijk-scheppende in de wereld.
Het grote gevaar in de huidige tijd is om je in je eigen ziel op te sluiten, waardoor het ervaringsgebied ingedamd wordt.
Waarnemen en voorstellen, beide zijn de poorten waardoor de mens zich met de wereld kan verbinden.

– Doe alle proeven vooral zelf
– Voer de proeven niet te klein uit
– Laat de kinderen ook zelf proeven doen
– Klasseproeven: let op de afstand!
– Ieder thema heeft ook een specifieke behandelingswijze.

magnetisme
elektriciteit
mechanica                zijn wat wezensvreemd; je moet (ermee) doen, direct ervaren

warmte
licht                           zijn wezensverwant; ook beeld; beleving sterk

klank zit er tussenin

Pas op voor: model- en analogievoorstellingen e.d.

Bijvoorbeeld:
=elektrisch neutraal wil zeggen evenveel + en – .
= er loopt een stroom
=inleidingen geven over het vakgebied (beter is het achteraf samenvattingen te geven
=de toon komt uit de stemvrok
=alle kleuren in het licht
=definities – zoals warmte is beweging van deeltjes; mechanica is……..

een begrip verwijst naar een fenomeen, niet naar een voorstelling of model.

Het leren kennen van de wereld gebeurt niet door definities maar door inleving en karakterisering van fenomenen.

=wanneer de samenhangen van een proefversie doorzien wordt, kun je niet meer vragen ‘waarom is dit zo’.

LEERPLAN
Naast een korte karakterisering van het thema volgt een lijst met proeven die in aanmerking komen voor de betreffende klas.

Algemeen:
De thema’s zo aanzetten dat het kind er vanuit zijn ervarings- en belevingswereld bij kan aansluiten.
Voor het laatst is er bij de 6 klassers de vanzelfsprekende houding mens en wereld is een eenheid.
Daarom in de 6e klas vanuit grote samenhangen en totaliteiten naar de afzonderlijke fenomenen afdalen. Beeldend vertellen. Beleefbaar, ruimtelijk.

Voor de 7e klassen is de wereld reeds koud en leeg, het eigen innerlijk maakt zich definitief los uit de omhullende wijsheidsvolle licht- en liefdevolle warmtewereld.
Daarom in de 7″ klas uitgaan van de afzonderlijke fenomenen. De dingen zelf worden bij het vraagstellingsproces betrokken. Het waarneembare krijgt een centralere plaats ten opzichte van het beleefbare.

6″ klas
klank:
sferenharmonie
orkest zingen instrumenten lichaam toonladder interval
7e klas
klank:
stemvork toon beweging vibratie

Waarnemen (het ware ervan nemen, het uiterlijke eraf schillen; innerlijk nabootsen, meekklinken.

6e klas
licht:
 (zwemmen)
kleur: harmonie in de mens
donker (zuigen)

7e klas
licht:
spiegelbeeld
schaduwbeeld
beeldvorming (camera obscura, camera lucida

6e klas
warmte:
holistisch
samenhang zon-aarde
mens-natuur (ademhaling)
atmosfeer
straling/warmte-uitbreiding
koken- zout strooien
kaars

7e klas
warmte:
‘aarde’|
isoleren
waarnemen van de warmte
eigen warmte-organisme
uitzetting

6e klas
elektriciteit:
elektrisch veld
‘de wil om te verdwijen
egoísme

7e klas
elektriciteit:
elektrische gesloten kring
‘verzet’
chemische activiteit ↔ spanning
spanning ↔ materiële kring

6e klas
magnetisme:
aardmagnetisme
kompas
veldbeeld van 1 magneet

7e klas
magnetisme:
een magneet breken
veldbeelden van meerdere magneten

6e klas
geen mechanica

7e klas
mechanica:
balans
krachten
katrol/takels
mechanismen

E.e.a. werd opgetekend uit:
Peter Landweer: leerplan beschrijving natuurkunde (6e en 7e klas)
Uitgave Geert Grooteschool Amsterdam
M.von Mackensen: Klang, Helligkeit und Wärme (6-8 Klasse)
R.van Romunde: Warmte, materie en ruimte deel 2

PROEVEN
7e klas
licht:
-kleurenleer: verduisteren/oplichten (met folies of cuvetten =kleurenfilter)

groen                    geel
rood                      blauw (cyaan)
violet                    purpur

psychische werking van kleuren

-prisma: subjectieve proeven kort herhalen
objectieve proefopstelling

heffing/breking met een lichtbundel
spiegel-beeld/ruimte:
=wat zie je wel/niet
= hoe gaan staan om iets te zien in de spiegelruimte
spiegel en glasplaat:
=1 leerling voor én achter de spiegel, wat ziet ieder  (niet) – gezichtsveld
=beeldpositie is onafhankelijk van de waarnemer
=grote spiegel bestrooien met zand/beslaan met condens
=hoe groot moet een spiegel minimaal zijn om je er helemaal in te kunnen zien
=een kaars in een glas water
= kaars (schaduwen) (gekleurde schaduw)
De spiegel kijkt voor mij.
De spiegel verspert mij de weg om mijn blik vrij in de wereld te werpen, ik moet in zijn beeldruimte kijken.
=schrijven in een spiegelruimte
=symmetrische vorm tekening
=links/rechts opdracht voor een spiegel
Spiegelpracticum’ (spiegeltje, papier, potloden)
=trek de kijklijn-richting
=2 spiegels onder een hoek (graden verdeling)
=2 spiegels evenwijdig.

 

 

 

 

– Spiegeling aan het water, hand, glasplaat.
– Schaduwbeelden:
=in het zonlicht
=gloeilamp (doorzichtig, mat
vorm, grens (onscherp
=oplichten (kleur) ↔ schaduw (duister)
= spiegeling (bespiegelen, fantasie, illusie

 

schijnen en oplichten van de wereld

 

schaduw (duister, algemeen

– Beeldvorming – een ruimte verduisteren → 1gaatje (transparant scherm)
Dit is zeer verrassend en onvergetelijk.
=let op de kleur
= door het gaatje kijken/iemand buiten
=gaatje groter en kleiner

– Een objectieve proef opstelling:
= cam.obscura →lichtbeeld in het donker
= cam. lucida → donkerbeeld in het licht

– Zelf maken van een camera obscura
+ de afbeelding van een kaars onderzoeken
+ afstand variëren

– Lenzen:
=samendrukken of oprekken van de lichtruimte
=bril

AKOESTIEK (Akous’t ikos: – het gehoor betreffende)

7e klas
– Herhaling van het orkest, zingen en spreken
– Chladni (de beweging van de plaat)
– de stemvork:
=aanslaan
(met lange benen) – in water, neus, hoofd, tafel, bord, glas, fietsbel,ping-pongbal- Serie stemvorken (toon/afmetingen) toon – beleefbaar
↓
vibratie -waarneembaar

– Klankkast:
=resonantiepijpje
=iedere toon zijn eigen ruimte waarin hij kan klinken
=resonantie met 2 stemvorken/2 snaren/zingen(6e )

– Trillend voorwerp:
=Chladni, lineaal. zaagblad, klepper, tandrad
= gespannen koord (proef Melde)
spanning variëren
of de frequentie variëren (frequentie en golfverdubbeling, octaaf)
=luidspreker

 

– Timbre ( meeklinken van bepaalde boventonen)
– Draad telefoon
– Hoorn met naald (draaitafel)
– Oog — oor                            oogbeweging-wereldvibratie (oog) (oor)

 

WARMTE 7e klas
De temperatuurvariaties op enige meters diepte zijn max. 1º C. Op ± 30m diepte is er een constante temp. van 8 à 10ºC. De temp.stijging in oergesteente is ± 1ºC/100m.

– Aardewarmte (mijnen, grotten, vulkanen,geisers)
– Atmosfeer: bliksem, regengoog, poollicht
– Isoleren :5 grote conservenblikken, 5 kleine potjes/blikken

=met de hand de temperatuursverschillen voelen
=dubbel glas, dons dekbed, harige trui, thermosfles, koelkast, spouwmuur, wolkendek.
=C.V., geiser (isolatie/opwarmen/afkoelen).

-Warmtewaarneming: de 3 emmerproef:
=warmte verschillen
=éénworden met de warmtewereld
=beleving te warm/te koud
=koorts/ijlen (ervaringen, dokter)
=mens (buik-hoofd)(organen) (warmtekwaliteiten)

– Uitzetting:
=lucht (handen, in water)
=water
=vaste voorwerpen (pijpjes/staven van  1½  m.)
=ring van ‘ s Gravesande
=2 scheermesjes met een munt. Spijker in een conservenblik slaan.
=rails, bruggen
=als meter gebruiken voor de warmte-toestand, dagverloop, koelkast(olie)
=vergelijken met de kwikthermometer

=ijsvorming in de natuur (isoleren, uitzetten)
glazen pot met deksel in het vriesvak
=kaars/branden:vlamonderzoek (een schaduwbeeld maken).

ELEKTRICITEIT
Schijnwerper /batterijaccu

-Batterij openmaken (zink, koolstof, zwarte pasta)
-De tong als batterij (waar het ’t hardst prikkelt is volgens afspraal -(min)
=zink en koolstof
=andere materialen (schoonschuren)
welke prikkelt: allumium, zink (-), ijzer, tin, lood, koper, zilver, goud (+) koolstof (+)

– In een glazen pot:
=batterij onderdelen (salmiak= amoniumchloride, mangaanoxide of waterstof-peroxide)
chemisch aantasten van de plaat (—)

– In serie schakelen van zink- koperplaatjes via de tong
– 2 metalen platen (zink, koper) met een vloeipapier ertussen (doordrenkt met een zuur) (5% zwavelzuur)
– Voltazuil (koper/papier/zinkplaatjes)
– Gesloten kring proeven met een accu/batterij
=draad gloeien (lengte variëren, lampje)
=schakelaar + lampje
=magnetisme

Warmte en magnetisme hangen samen met de chemische activiteit van de accu.
De spanning is niet meer direct waarneembaar of beleefbaar.
Batterij 1,5 volt, 4,5 vol,t accu 12 volt.
De sterkte van het magnetische effect (⊥ op de draad) is een maat voor de intensiteit van het chemische en warmte-effect.
(In het dagelijks taalgebruik wordt dit stroom genoemd – een begrip dat naar een modelmatige voorstelling verwijst.)

– Maak een electro-magneet (koperdraad op een spijker(s)) (batterij 4,5V)
– Een magneto-meter

— onderzoeken van het chemisch actieve (-) en passieve (+) metaal
– Korte, dikke draden → grote warmte, magn. en chem. activiteit
=welke stoffen/vloeistoffen bevorderen of remmen het kring-effeet. (Kunststoffen, metalen, vloeistoffen),
– Gloeilampje zelf maken (in een glazen potje hangen)

– Smeltveiligheid. (Een dun draadje dat doorbrandt wanneer de warmte-intensiteit te hoog is).
– Volta en Edison (lamp) biografie/geschiedkundige ontwikkelingen.
-spel

MAGNETISME

– Aansluiten bij de electro-magneet
– 6 klas afronden en herhalen
– Veldbeeld opbouwen (onzichtbaar werkzaam in de ruimte, magisch werkend op het ijzer, nikkel en cobalt).
Onderzoek ook het menselijk bewustzijnsveld in de ruimte, (waarnemend, voorstellend, herinnering, denken).
=kompas rondom een magneet en spoel : ijzervijlsel
=veldbeelden van 2 magneten : veldbeeld van de kop van de magneet

-Een staaf magnetiseren en in stukken knippen
(idem magneten aan elkaar schakelen)

– Hoeveel keren kan een magneet zijn eigen gewicht dragen.

-Uitspraak:
Het sterke en volhardend ijzer wordt gegrepen en door de magneet in beweging gebracht en daarna gevangen gehouden in zijn krachtige armen.
Een magneet toont overeenkomst met de hemel, hij heeft ook twee vaste punten, ze liggen alleen lager.

In 1950 ontdekking van een legering die sterk magnetisch gemaakt kan worden, 43% ijzer, 33% cobalt, 18% nikkel, 6% aluminium (zeer langdurig experimenteel onderzoek) Alnico magneten

MECHANICA
– Evenwicht
=maak een grote wip, (de kinderen niet vooraf wegen. Wegen is vergelijken.
De eenheid volgt later.)
=evenwichtsbalk (je),( met een lange stang in de hand.)
=reuzenbalans, beide zijden 1 kind/meerdere kinderen
=balans in de klas  (verhaal uit het Egyptische dodenboek) .

=maatlat op een potlood (wegen – vergelijken)
=lange stok op 2 vingers (naar binnen bewegen)
=het evenwichtspunt zoeken van voorwerpen, leerlingen, (over een wip gaan liggen). (Ophangen of kantelen).
=een mobile, evenwichtskunstenaar maken.

 

=meetlat op een potlood (pepermuntjes)
halveren van de arm, dan verdubbelen van het gewicht
=koevoet, breekijzer. (Het effect van de kracht is groter naarmate de arm groter is). Boomstam als hefboom, auto optillen.

Guldenregel: wat aan kracht gewonnen wordt, gaat aan weg/arm verloren.

voorbeeld:

1. we constateren er is evenwicht
2. getalsmatig komt dit evenwicht nogmaals tot uitdrukking 2 x 1 = 5 x 4

=windas
=gereedschap, kruiwagen

Krachten:
=Touwtrekken (2 partijen, 3 partijen, spel)
=touwtrekken – 2 personen, touw om een boom, paal, katrol.
= vast katrol (elkaar ophijsen)
=los katrol (kracht halvering)
= takelblok ( aantal meters touw en stijghoogte)
=met garenklosjes ijzerdraad en koord een hijs-inrichting maken.

Mechanismen;
=Slagroomklopper, fietsbel, brievenweger, kettingoverbrenging (fiets), molen

.

Dit verslag werd gemaakt door Jan van Gils, nadere gegevens onbekend

Dit verslag zal wellicht niet overal even duidelijk zijn. In de loop van de tijd zal geprobeerd worden met verwijzingen naar artikelen eventuele onduidelijkheden te verhelderen.
.

12-jarige kind

Natuurkunde: alle artikelen

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

Een reactie plaatsen

Geplaatst in natuurkunde

Getagged , , , , , , , , , , , , ,

VRIJESCHOOL – 8e klas – natuurkunde (1-2)

Geplaatst op 30 oktober 2017| Een reactie plaatsen

.

De Duitse vrijeschoolleerkracht Walter Kraul schreef in Erziehungskunst* enkele brieven aan een jongere collega over de opzet van de natuurkundeperiode in de 8e klas:

EEN VOORSTEL VOOR DE NATUURKUNDEPERIODE IN DE 8E KLAS (2)

Beste collega!

In het februarinummer van dit tijdschrift* was ik begonnen je te laten zien hoe je de natuurkundeperiode in de 8e klas kan doen.
Daarbij kwam de hydrostatica, de aerostatica en de hydrodynamica aan de orde vanuit het gezichtspunt dat ook in de natuurkunde niet alles simpelweg te doorzien is en berekenbaar, dat er ook hierbij nog wonderen zijn.
Nu gaat het over aerodynamica, dus over de verschijnselen van de lucht in beweging.
Allereerst moet de vraag beantwoord worden waar de wind vandaan komt. Nee, die ontstaat niet door de draaiing van de aarde – hij draait met de aarde mee. Maar de draaiing van de aarde heeft wel een bepaalde invloed op de wind, maar daarover later.
We moeten eerst nog vaststellen dat er niet alleen maar horizontale winden waaien uit alle richtingen, maar ook dat er verticale, loodrechte winden zijn. En steeds worden ze veroorzaakt door de zon: een eiland in zee, een zomermorgen, goed weer, windstilte. De zon komt op, spoedig daarna voelen we een briesje van over zee waaien. De zon verwarmt het land, het zandstrand sneller dan het water rondom. Het warme zand verwarmt de lucht die erboven hangt. De warmte doet de lucht uitzetten, het wordt meer, maar ook lichter en die gaat omhoog: wind naarboven, boven het eiland! De eerste wolk wordt gevormd. Boven de grond van het eiland ontstaat natuurlijk geen luchtledige ruimte, lucht die in de buurt is, boven zee, stroomt naar het land: de zeebries. Maar er kan ook geen luchtberg ontstaan, in de hoogte stroomt de lucht weer naar beneden, verder weg, naar het water: een daalwind over het water in de tegenovergestelde richting, een hoogtestroming. Zo ontstaan de plaatselijke winden. Over de grote winden wil ik het in de weerkunde hebben.

opstijgende lucht boven het eiland overdag

’s Avonds draait overigens de kringloop om, dan stijgt de lucht boven het water en daalt boven het eiland. De wolken hangen nu boven water.

dalende lucht boven het eiland, ’s nachts

Opstijgende lucht vind je bij iedere berghelling waar de wind op staat, de loefzijde en daarachter, de lijzijde, waar de wind daalt. Achter de berg is eigenlijk een constante luchtlawine, zou je kunnen zeggen.
Grote vogels en zweefvliegers maken gebruik van deze opgaande winden, ze hebben geen motor in hun vliegtuig en ze zijn helemaal afhankelijk van deze wind. Het is hun om het even of ze gebruik maken van de zo net genoemde hellingwind of een thermisch opstijgende wind, die overigens niet alleen boven eenzame eilanden ontstaat.
Bij goed weer maken zich op verschillende plaatsen in het landschap steeds weer reuzegrote luchtzakken zich los van zand, rots en andere bodemplaatsen en stijgen op. De zweefvlieger noemt het ‘thermiek’. ’s Avonds tref je boven bossen en meren de omgekeerde thermiek aan. Als er gebieden zijn met stijgende lucht, zijn er natuurlijk ook gebieden met vallende lucht. Daar wil de zweefvlieger zo snel mogelijk doorheen zijn.

opstijgende lucht tegen een berghelling 

Ook in de lucht zijn er echte golven. Wanneer de wind over een bergketen waait en die gepasseerd is, zou je kunnen denken dat die dan rustig kan uitstromen over het land ervoor. Maar dat gebeurt niet altijd, eerst komt er nog geen einde aan het stromen in golven, die ebben maar langzaam weg. Onder de bergachtige luchtgolven liggen nu geen bergen meer en er vormen zich daaronder ‘rotoren’ van lucht, luchtwervelingen met een horizontale as, langwerpig gevormd. Merkwaardige wolken kondigen deze golven aan, daarover in de weerkunde.

  windgolven boven ‘rotoren’bergketen

In de lucht, in de wind bevinden zich veel kleinere wervelingen. Je zou eens moeten kijken hoe de sneeuw erbij ligt na een sneeuwstorm. Achter iedere hoek van een huis, achter iedere boom of obstakel ligt de sneeuw niet meer egaal gevallen, achter bergkammen zijn zelfs overhangden sneeuwmassa’s ontstaan. Die worden gevormd door wervelingen achter de kam. Daar blijven reusachtige sneeuwmassa’s liggen, aan de lijzijde. Een vuistregel is dat achter obstakels de wind tot over een afstand van dertig keer de hoogte van het obstakel wervelt.
Zeilers die aan de kust of op bergmeren zeilen, moeten de winden heel goed kennen. Ze weten dat vanaf middernacht tot zonsopgang uit de dalen een koude wind waait, want in deze tijd valt de koude bovenlucht langs de berghelling naar beneden in het dal. Aan de andere kant zuigen de dalen vanuit de vroege namiddag tot ’s avonds de lucht van over het meer weg, want nu schijnt de zon op de berghelling en verwarmt daar de lucht die dan opstijgt.
Tot zover over de beweeglijke lucht, over de wind. Daar weten vofels nog wel meer over te vertellen, maar hoe spelen zij het klaar om te vliegen? De dieren zijn weliswaar licht, maar toch zwaarder dan lucht. Hoe is het mogelijk dat vliegtuigen vliegen? Niet zo elegant als vogels en gedeeltelijk met heel veel kracht, maar ze vliegen. Dat doet je ook wel denken aan de vlieger die aan een touw vastgehouden in de stromende lucht staat als een surfer: de lucht drukt de schuinstaande vlieger naar omhoog en spant het vliegertouw. Heel eenvoudig te begrijpen. Een vliegtuig hang aan geen enkel touw, het veroorzaakt zelf de wind wanneer het door de motoren met de propellers of de straalpijpen naar voren wordt gezogen. Vergelijk: waterskiërs. Ja, de vleugel van ieder vliegtuig staat iets schuin t.o.v. de luchtstroom, dit heet de invalshoek.
Nu komt er bij iedere vliegtuigvleugel en bij iedere vogel nog iets bij, wat met het dragen helpt: de vleugel heeft ‘stroomlijnvorm’ (vanvoren rond, achter spits) en is iets gebogen. Altijd is een vleugel vanonder hol gewelfd en vanboven zit er een verhoging. Draagvleugels van grote vliegtuigen hebben ook aan de onderkant een convexe welving die in ieder geval daar wel minder is dan boven. Invalshoek in verbinding met de vleugelwelving en de benodigde wind, d.w.z. de snelheid van het vliegtuig veroorzaken het opstijgen dat het vliegruig draagt.

profiel van een draagvleugel

Een kleine proef: we nemen twee ansichtkaarten en maken er bij elk aan de korte kant een vouw in die we wat rond maken en hangen beide over een potlood met de ronde vouwen naar elkaar toe. Nu blazen we tussen de welving. Nu zou je denken dat de kaartten van elkaar worden geblazen; nu ze worden samengedrukt. Omdat er iets anders gebeurt dan je denkt, wordt deze proef wel de ‘aerodynamische paradox’ genoemd. Die laat ons de dynamische stijgkracht zien bij een vleugel door de vleugelwelving.


Dan moet nog gezegd dat de piloot door het hoogteroer de invalshoek van zijn vliegtuig kan veranderen. Minder invalshoek heeft tot gevolg minder opstijgende kracht en het vliegtuig moet sneller vliegen om in de lucht te kunnen blijven en omgekeerd.
Er schijnt een moeder te zijn geweest die tegen haar zoon die piloot was geworden, bij het afscheid nemen zei: ‘Vlieg niet te hoog en niet te snel!’ Dat was een goed bedoelde, maar slechte raad. Waarom? Hoogte betekent voor een piloot zekerheid, wanneer er iets gebeurt, kan hij toch nog reageren; en net zo is snelheid zekerheid, die draag uiteindelijk het vliegtuig.
Wanneer de piloot het hoogteroer bedient, wordt de invalshoek van het vliegtuig groter, het vliegtuig vliegt langzamer. Dat gaat zolang goed als de luchtstroom laminair (parallel ) loopt met de vleugel. Bij een te grote invalshoek wordt de stroming bij de vliegtuigvleugel snel minder en er ontstaat turbulentie, zoals we bij de kraan zagen (in deel 1). Het vliegtuig heeft op dat ogenblik geen opstijgende kracht meer en daalt, naar voren neigend. Wanneer dat gebeurt wanneer het hoog genoeg vliegt, is dat niet erg, het vliegtuig neemt weer wat vaart en vliegt iets lager, verder.
Dan moet nog vermeld worden dat men alle snelle voertuigen, zoalas vliegtuigen ‘gestroomlijnd’ maakt. Waarom? Bij hoge snelheden biedt de schijnbaar zo ijle lucht een enorme weerstand. Die vraagt meer motorvermogen en dat wil men sparen. Het al genoemde stroomlijnlichaam die in het water geen wervelingen veroorzaakt, heeft bijna geen luchtweerstand. Vandaar dat men deze als draagvleugeldoorsnee neemt. Op die manier kan men niet altijd voertuigen bouwen. Een vrachtwagen bijv. heeft achter simpelweg een platte, grote kant. Achter deze kant echter zijn er wervelingen die weliswaar motorvermogen gebruiken, maar ze veroorzaken rukwind, bijv. voor een fietser die erachter rijdt. Aan de voorkant, bovenop de cabine, heeft men bij vrachtwagens dikwijls een schild geplaatst dat de luchtstroom moet leiden en dat spaart energie. – Dergelijke maatregelen betalen zich uit, want de luchtweerstand neemt toe met het kwadraat van de snelheid. Dat betekent dat de luchtweerstand bij een dubbele snelheid vier keer zo groot is en bij een drie keer hogere snelheid negen keer, vier keer zo hoog: zestien keer enz.
Er zijn ook situaties waarbij men de luchtweerstand opzoekt. Dat is zo, bijv. bij de parachute. Die heeft een vorm die de grootste luchtweerstand oplevert: een open holle kegel. Merkwaardigerwijs is de luchtweerstand van een parachute nog groter, wanneer er gaten in zitten: gaten veroorzaken luchtwervelingen en die remmen.
Dan hebben we nog de windmeter die uit vier halve bollen bestaat. Die wordt dus gebruikt om de snelheid van de wind te meten. Die kun je relatief makkelijk zelf bouwen van twee halve tafeltennisballen.
Ik heb eens een fietswiel gezien, i.p.v. een band waren aan de velg alleen maar trechters bevestigd. Een holle bol (of een trechter) heeft nu eenmaal aan de holle kant meer luchtweerstand dan aan de andere kant. Daarom draaien deze apparaten in de wind. Bij windmolens is het anders, die hebben hun assen op de wind en de wieken hebben invalshoeken waar de lucht vat op heeft. Propellers zijn volgens het zelfde principe ontworpen, ze worden door een motor aangedreven en maken zich meester van de lucht.
En het zeil? Ja, hier maakt men ook gebruik van de luchtweerstand, maar van nog meer. De wind blaast in het zeil en doet het bollen. Is dat niet net zoals bij een vleugel? Ja, dat is zo. En daarom kan een zeilschip niet recht tegen de wind in gestuurd worden, maar wel ‘sterk aan de wind’ varen:

het bolle zeil trekt schuin naar voren

Alleen als de koers ‘wind mee’ is, wordt de zuivere luchtweerstand met de spinnaker benut.

Tabel van de windsterkte van Beaufort (Bft)

Het laatste hoofdstuk is de weerkunde of meteorologie**. De in het leerplan genoemde klimaatkunde is inbegrepen. Hier hebben we te maken met luchtstromingen, maar tegelijkertijd ook met water in de vorm van verdampend water, waterdamp. We moesten eerst maar eens naar het water vanuit dit gezichtspunt kijken.
Water is, normaal gesproken, vloeibaar tussen 0 en 100º.  Overigens houdt het water zich hier niet aan onze thermometer, maar onze thermometer is afgestemd op het water. De temperatuur waarbij het vriest, heeft men 0º Celcius genoemd en de temperatuur waarbij het water kookt, verdampt 100º. Het water heeft men op zeespiegelhoogte laten koken, op grotere hoogte kookt het eerder. Ook een methode om de hoogte boven NAP te meten; die werd tijdens expedities gebruikt: men stelde de temperatuur van het kokende water vast en trok daarop de conclusie over hoe hoog men zat.
Onder 0º is er (van geringe onderkoeling afgezien) geen vloeibaar water, alleen ijs. Boven de 100º is er geen vloeibaar water (behalve in een hogedrukketel), alleen waterdamp. Zo simpel blijft het niet, water kan ook onder de 100º verdampen, ja zelfs sneeuw kan verdampen. Omdat er op de wereld overal water is, is de lucht steeds gevuld met waterdamp, onzichtbaar. Weliswaar bestaat er drogere en vochtigere lucht, er zijn ook apparaten waarmee je de luchtvochtigheid kan meten, ‘hygrometers’ worden ze genoemd. De eenvoudigste bestaan uit een langere haar. Haar zet namelijk uit wanneer het in vochtige lucht is en in droge lucht trekt het zich samen. Een wijzer geeft de uitzetting en krimp aan op een schaal, een mechaniekje helpt daarbij volgens de wet van de hefboom.

Het is voor de lucht niet mogelijk steeds evenveel vocht op te nemen: warme lucht neemt meer onzichtbare waterdamp op, koude lucht minder. Deze zin is voor het begrijpen van het weer buitengewoon belangrijk. Om het nog preciezer te begrijpen, is hier een curve getekend die de samenhang tussen maximale luchtvochtigheid in g per m3 en de temperatuur van de lucht aangeeft. De curve heet ook wel de ‘verzadigingscurve’. Deze geeft aan, met hoeveel waterdamp de lucht bij een bepaalde temperatuur verzadigd is met water. De lucht kan minder water bevatten, maar niet meer.

watergehalte van de lucht bij verzadiging

Droge lucht maakt neus, mond en keel droog, ze is ongezond. Daarom zetten we vaak verdampingsbakjes op verwarmingen om de lucht vochtiger te maken. Te vochtige lucht is benauwde, zwoele lucht, zoals in de kassen, je ruikt letterlijk het water en je transpireert erg.
Wat gebeurt er nu, wanneer vochtige lucht afkoelt? Dan komt de temperatuur op een punt waarbij de lucht verzadigd is, men spreekt dan van ‘dauwpunt’. Want wanneer de lucht verder afkoelt, bijv. ’s nachts, kan het water erin niet meer als damp blijven bestaan, het moet vloeibaar worden. Dan worden aan kleine stofdeeltjes neveldruppeltjes gevormd en op de grashalmen zit dauw. Een prachtig natuurverschijnsel dat met name in de herfst te bewonderen valt, wanneer het weer kouder wordt. In de warme zomer kan de lucht het verdampte water dragen, in de koele herfst niet meer, in de lager gelegen delen ontstaat de nevel. – De overgang van het water uit een vloeibare toestand in gasvorming onder het kookpunt, dus onder de 100º, noemt men overigens heel eenvoudig ‘verdampen’. De omgekeerde overgang, van gasvormig, onzichtbaar water naar zichtbaar vloeibaar heet ‘condenseren’. Iedere damp en iedere nevel is in fijne druppeltjes gecondenseerd water.
Vochtige lucht kan ook nog anders afkoelen dan door de herfst of de avond: opstijgende lucht zet uit, omdat met de hoogte de luchtdruk afneemt en daarbij wordt de lucht kouder. Opstijgende lucht wordt koud. Natuurlijk neemt ze het water dat erin zit, de onzichtbare waterdamp, mee. Op een bepaalde hoogte is de lucht zo koud geworden, dat het water geen gas meer kan blijven, dan is het dauwpunt bereikt, het water condenseert en er ontstaat een wolk.
De mooiweerwolken, wit aan een blauwe hemel, zijn door thermiek ontstaan en bevinden zich allemaal op één hoogte: de donkere onderrand is bij alle wolken even hoog boven land. Dat noemt men de wolkenbasis, daarin ligt het dauwpunt. Dus een regel: in opstijgende lucht worden wolken gevormd. Ook de tegenovergestelde regel geldt: in dalende lucht worden wolken opgelost. Daarom hangen er overdag boven het eiland in zee wolken, ’s nachts zijn ze boven de zee te zien. Er ontstaan ook wolken in de wind die tegen de berghelling waait. In de wind vanaf de berg lossen die weer op. Daarom het bekende verschijnsel dat bij  wind over de toppen de wolken als een soort muts blijven hangen en niet verder geblazen worden. Deze wolken worden aan de loefzijde steeds opnieuw gevormd en lossen aan de lijzijde steeds weer op. Het is een soort doorgaande wolk, water en lucht trekken erdoorheen, maar de wolk zelf staat op die plaats stil, steeds met nieuw materiaal. Zoals staande golven in een beek. Af en toe staan zulke wolken boven onzichtbare bergen, boven de al genoemde rotoren.
Wanneer de wolken te zwaar worden, regenen ze leeg. Vaak kun je de neervallende bui uit een wolk al boven het landschap zien. Meestal staat deze door de wind schuin. Vaak verdampt de vallende regen in de lucht al weer, vooral boven woestijngebieden is dat het geval, dan bereikt de regen de grond helemaal niet.
Nu de föhn: dat is een zuidenwind. Die waait over de Alpen, dan is het in Italië, aan de zuidelijke rand van de Alpen behoorlijk regenweer door de opstijgende warme lucht die verzadigd van de Middellandse Zee komt. In stromen valt de regen tot aan de hoofdkam. Bij de overgang van het water van waterdamp naar wolk, naar de waterdruppels, komt echter warmte vrij, die het water in zuidelijke gebieden deed verdampen. Die warmt de lucht op die naar het noorden over de Alpen trekt. Daar daalt ze weer en wordt daardoor nog een keer warm, wolken lossen op, in het noordelijke voor-Alpenland is het mooi, helder, warm föhnweer, dat sommige mensen niet verdragen.
Deze warme föhnlucht stoot echter ergens een keer op koude lucht van de Poolzee. Merkwaardigerwijs vermengen deze luchtmassa’s zich niet zo maar. Er wordt een draaiing gevormd, waarbij de koude en warme lucht elkaar proberen te ‘vangen’. De wervelingen draaien op het noordelijk halfrond van de aarde steeds tegen de wijzers van de klok in, op het zuidelijk halfrond andersom. Dat komt door de draaiing van de aarde. De grote wervelingen heten ‘cyclonen‘.

‘föhnmuur boven de Alpen

Deze cyclonen zijn lagedrukgebieden, de lucht, koud en warm, stroomt erin. Je kan ook zeggen, het zijn golfdalen in de luchtzee. De grote wind waait altijd van een hogedrukgebied, dus van een ‘luchtberg’ naar het lagedrukgebied. Die noem je, in tegenstelling tot de kleine, plaatselijke wind de ‘gradiëntwind‘.
De warme en koude lucht botsen niet op elkaar, ze draaien om elkaar heen. Wie wint dat draaien? De koude lucht, die is zwaarder en blijft daardoor aan de grond, de warme lucht geeft toe en stijgt op. Beide luchtsoorten vormen een front. Er is dus een ‘warmeluchtfront’ en een ‘koude luchtfront’. Het laatste haalt in de loop van de tijd het eerste in, omdat deze omhoogstijgt. Die activiteit in een cycloon strekt zich over een groot gebied uit, wel half Europa.
De warme lucht stijgt op, daarbij vormen zich, zoals we geleerd hebben, wolken. En waar koude lucht verschijnt, moet de warme ook opstijgen, daar worden ook wolken gevormd. Gevolg: in het lagedrukgebied vind je wolken. Naast het roteren, bewegen deze lagedrukgebieden zich steeds van west naar oost. Naar ons komen de lagedrukgebieden, de slecht weergebieden, over de Atlantische Oceaan getrokken, de een na de ander. De barometer toont met het dalen het naderen van een nieuw ‘laag’ aan. Wanneer echter het koufront het warmtefront tenslotte heeft ingehaald, dan is het ‘laag’ opgevuld, dat noemt men occlusie, de draaiing komt tot rust.

weerkaart van een cycloon

In sommige streken, in het bijzonder boven warm water, ontstaan af en toe enorme cyclonen, dicht bij elkaar. Ze wervelen ontzettend snel om een klein centrum, dan spreekt men van wervelwinden, van tyfonen of orkanen. Het centrum wordt zelfs zichtbaar als ‘waterhoos’ boven zee en als ‘zandhoos’ boven het land. Het ziet er als een staart uit die uit de wolken komt en naar beneden daalt. Tegelijkertijd cirkelt en beweegt hij verder, ernstige verwoestingen aanrichtend. Daarvan zijn veel horrorverhalen bekend. In de kern van de staart is het stil, maar langs de zijkanten schieten bliksemflitsen.
Hoe ontstaat toch onweer, de bliksem? Als men dat nu maar precies wist! In onweerswolken gebeuren in het groot dezelfde dingen als wanneer je in het klein een kunststofstaaf over iets heenwrijft. Zoals de staaf opgeladen wordt, worden ook de wolken opgeladen door de op- en neergaande lucht. Ontzettende, verticale stormen zijn er in die prachtige onweerswolken, die wrijven langs elkaar en nemen de elektriciteit mee naar boven, bliksems naar beneden vereffenen dit weer. Er zijn ook bliksems van wolk naar wolk, dat heet ‘weerlicht‘, net zoals van wolk naar aarde en ook van aarde naar wolk.***
We weten al hoe wolken ontstaan, we hebben het echter nog niet gehad over de vormen. We onderscheiden voor grondvormen: de stapelwolken (cumulus), de veerwolken (cirrus), de in een laag hangende wolken (stratus) en de regenwolken (nimbus). Uiteraard zijn er bij ieder wel overgangen en mengvormen. Wanneer bijv. cumulus en nimbus samengaan, ontstaat het ‘aambeeld’. Het is goed dit te weten om je op tijd in veiligheid te brengen. Zijn de wolken met hun vormveranderingen, het onberekenbare, niet het kunstzinnig element van alle natuurkundige verschijnselen bij uitstek?


Hiermee is de kringloop gesloten die in de 6e klas in de natuurkunde begon. We zijn ondergedoken in de causale mechanica en zijn er weer bovenuit gestegen, daar waar de materie zich bijna oplost, in de wolken. – Nu kan volgend jaar de vakleerkracht van de bovenbouw komen en de stoommachine, de elektromotor, de verbrandingsmotoren en de telefoon uitleggen, hij gaat dan verder met de techniek ervan en de toepassing. Wij hebben het voorwerk gedaan, hij heeft een stevig fundament.

Tot zover, beste collega. Ik hoop zeer dat je hiermee geholpen bent. Tot slot nog een paar literatuuropgaven (zie het artikel*), die nog verder van nut kunnen zijn.

Hartelijke groet,
Walter Kraul

*Erziehungskunst jrg. 52-4-1988

**Meteorologie is al een periode in de 6e klas! Daarop bouwt deze verder.

.

8e klas natuurkunde: alle artikelen

8e klas: alle artikelen

natuurkunde: alle artikelen

 

***Wat  betreft de bliksem en de elektriciteit zegt Steiner in GA 294:

Maar nu kan ik onmogelijk voor u verzwijgen dat veel wat zich in onze natuurkundige begrippen mengt, toch verwoestingen aanricht in het kind en dat er toch heel veel van afhangt of u zelf als leraar weet hoe het zit, of ten minste probeert een zekere rijp­heid tot oordelen te verwerven. U bent genoodzaakt al wat oudere kinderen te vertellen: ‘Dit is een elektriseermachine. Wat ik jullie laat zien, noemt men een wrijvings-elektriseermachine. Doordat ik bepaalde onderdelen tegen elkaar laat wrijven, kan ik elektrici­teit opwekken. Maar ik moet die onderdelen die elektrisch moeten worden eerst zorgvuldig afvegen, want ze moeten droog zijn. Als ze nat zijn, lukt het experiment niet, dan ontstaat er geen elektri­citeit.’ U legt dan de leerlingen uit waarom je niet met natte instru­menten elektriciteit kunt opwekken. Dan gaat u ertoe over te ver­klaren hoe bliksem ontstaat, en u vertelt erbij dat dat ook een elek­trisch proces is. Nu zeggen veel mensen: de wolken wrijven langs elkaar, en door die wrijving ontstaat dan de bliksem als een elektri­sche ontlading. Misschien gelooft het kind dat omdat de leraar het zelf gelooft, maar in zijn onderbewustzijn speelt zich iets heel bij­zonders af, waar het kind natuurlijk geen weet van heeft. Het kind voelt: tja, de leraar veegt zijn instrumenten, die tegen elkaar moe­ten wrijven om elektriciteit op te wekken, eerst altijd zorgvuldig af zodat ze niet nat zijn, en dan vertelt hij me dat er bij wolken die te­gen elkaar wrijven elektriciteit ontstaat- en die zijn toch ook nat!’ Die ongerijmdheden merkt het kind. En veel van de verscheurd­heid in het leven ontstaat doordat kinderen zulke tegenstrijdig­heden te horen krijgen. In de wereld om ons heen mogen zulke tegenstrijdigheden ontstaan – in ons denken zijn ze niet op hun plaats! Maar omdat de huidige kennis, het huidige inzicht van de mens niet diepgaand genoeg is, schuilen er in wat we onze kinde­ren en later ook jonge mensen bijbrengen overal zulke tegenstrijdigheden, die het onbewuste innerlijk van de mens eigenlijk ver­scheuren. Daarom moeten we er ten minste op letten dat er in de dingen die we het kind bewust bijbrengen niet te veel elementen zitten die zich in het onderbewuste anders presenteren. Het zal voor ons als leraar niet direct weggelegd zijn om in de wetenschap zulke nonsens uit te roeien als bijvoorbeeld in de natuurkunde de onzinnige relatie tussen bliksem en elektriciteit.0
GA 294 Opvoedkunst: Methodisch-didactische aanwijzingen, 8e vdr. blz. 121/122

 

.

1355

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

.

 

Een reactie plaatsen

Geplaatst in natuurkunde

Getagged , , , , , ,