• 2 keer 20 minuten

• Illustreren

• Lopende golven - amplitude - golflengte - trillingstijd - staande golven

In deze Phet-simulatie is het mogelijk om lopende en staande golven te maken in een koord door het beginpunt automatisch te laten trillen of met de hand te bewegen. Daarnaast kun je de amplitude, frequentie, demping en de spanning in het koord aanpassen en het einde van het koord vastzetten om staande golven te maken.

Introduceer lopende golven door de “geen einde”-optie te selecteren en laat zien hoe leerlingen de golflengte kunnen bepalen. Wanneer je vervolgens de frequentie aanpast, laat je de leerlingen zien dat er een verband is tussen de frequentie en de golflengte, waarmee je de golfsnelheid kunt introduceren. Daarna kun je ook nog de spankracht aanpassen om te laten zien dat de golfsnelheid daarvan afhangt.

Wanneer je (bijvoorbeeld in een volgende les) het einde van het koord vast maakt, kun je demonstreren dat de golven ook “terugkaatsen” op het eindpunt. Met behulp van de pauze- en stap verder-knop kun je interferentie laten zien. Maak hierna staande golven met verschillende boventonen om aan de hand daarvan knoop- en buikpatronen uit te leggen.

Leerdoelen

• De leerling kan golfverschijnselen analyseren en grafisch weergeven.

• De leerling kan bij een staande golf het verband tussen de golflengte en de lengte van het trillende medium analyseren.

Vragen aan de klas

Lopende golven

• Wat gaat er gebeuren als ik aan deze kant van het touw ga bewegen?

• Wat verwacht je dat er gebeurt als ik de uitwijking van mijn beweging groter maak?

• Hoe zou ik de golven korter kunnen maken?

• Wat denk je dat er met de golfsnelheid gebeurt als ik het touw strakker trek?

• Hoe zou ik de golfsnelheid kunnen bepalen?

Staande golven

• Wat denk je dat er gebeurt als er twee toppen bij elkaar komen? En wat gebeurt er bij een top en een dal?

• (Bij de grondtoon) Hoe lang is nu één golflengte?

• (Bij een staande golf, bijvoorbeeld de grondtoon) Maar wat nu als ik twee keer zo snel ga bewegen?

• Kun je uitleggen waarom een losse snaar van een gitaar altijd dezelfde toonhoogte geeft?

• (Na het laten zien van een aantal boventonen) Hoeveel knopen verwacht je bij de 25e boventoon?

Varieer een keer!

Lestip 1: Onderzoek naar de golfsnelheid
Laat je leerlingen een onderzoeksvoorstel schrijven waarbij ze met behulp van de simulatie de golfsnelheid in het touw gaan bepalen. Ze kunnen gebruik maken van de stopwatch en linialen die het programma levert. Te makkelijk? Dan kunnen ze ook het verband tussen de spankracht en de golfsnelheid proberen te bepalen.

Lestip 2: (u,x)- en (u,t)-diagrammen
Wanneer je de leerlingen wilt laten oefenen met het verschil tussen (u,x)- en (u,t)-diagrammen, kun je de applet ook gebruiken. Geef de leerlingen twee vellen (dun) papier. Laat ze de simulatie instellen op “trillen” en “geen uiteinde” en deze vervolgens op pauzeren en “opnieuw” klikken. Laat ze nu de papieren één voor één op het scherm leggen en een assenstelsel tekenen met de oorsprong op het eerste groene bolletje en de x-as die loopt over de beginpositie van het koord.
Druk nu een aantal keer op de “stapje verder”-knop en laat ze de positie van het eerste groene bolletje tekenen op het eerste blad (u,t) en de positie van het hele koord op het tweede blad (u,x). Dit kunnen ze doen door het papier op het scherm te houden (wel op de juiste plek!) en vervolgens de positie van het koord als grafiek over te trekken. Vervolgens kunnen ze de simulatie weer een paar stappen verder laten lopen en dit herhalen met een andere kleur, waarbij in het geval van het (u,t)-diagram de positie ook in de x-richting moet opschuiven.
Wanneer ze dit een aantal keer gedaan hebben, is het in de grafieken goed te zien wat het verschil is tussen een (u,t)-en een (u,x)-grafiek.

Op de website van Phet staan bij dit model nog meer lessuggesties!