Isaac - Module Planeet vol spanning (voorbeeldpagina's)

NATUUR

RUIMTE

TECHNIEK

Planeet vol spanning

2

Inhoud ISAAC-moment

NATUUR

Een bouwwerk van woorden ��������������������������������������������������������������������������������������� 4

1 Krachten 1 Een krachtig milieu! ������������������������������������������������������������������������������������������������������ 6 2 Kracht en effect ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 8 3 Krachten wiskundig bekeken �������������������������������������������������������������������������� 10

4 RUIMTE

3.1 Krachten en vectoren ��������������������������������������������������������������������������������������������� 3.2 Zwaartekracht ������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 3.3 Het zwaartepunt ��������������������������������������������������������������������������������������������������������� Faseovergangen �������������������������������������������������������������������������������������������������������������

10 12 15 16

2 Natuurgeweld 1 Geschokt! ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 18

2 3

4

1.1 1.2 1.3 1.4

Seismologie ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� De opbouw van de aarde ���������������������������������������������������������������������������������������� Platentektoniek ���������������������������������������������������������������������������������������������������������� Tsunami’s ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ Bergen vol vuur �������������������������������������������������������������������������������������������������������������� Weer en windkracht ������������������������������������������������������������������������������������������������� 3.1 Wind en neerslag ������������������������������������������������������������������������������������������������������� 3.2 Koude wind en warm water �������������������������������������������������������������������������������� 3.3 Onstuimige windpilaren ���������������������������������������������������������������������������������������� Verwoestend vuur �������������������������������������������������������������������������������������������������������

22 24 25 27 28 31 32 33 36 37

3

TECHNIEK

3 Kracht versus constructie 1 Een wiebelige wereld ����������������������������������������������������������������������������������������������� 40 2 Stevigheid en houvast ��������������������������������������������������������������������������������������������� 41

3

2.1 Stabiliteit ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 2.2 Sterkte ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 2.3 Stijfheid ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 2.4 Verbinding en structuur ������������������������������������������������������������������������������������������� Kracht versus constructie ��������������������������������������������������������������������������������

41 44 46 47 50

ISAAC-actie

Een woelige wereldbol ���������������������������������������������������������������������������������������������������� 54 De triltafeltest ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 54 Leonardo’s brug ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 55 Constructie-inspectie ����������������������������������������������������������������������������������������������������� 55

STUDIEWIJZER

������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 56

4

ISAAC-moment

Een bouwwerk van woorden Wat is een bouwwerk? Volgens het woordenboek is het een algemene naam voor alle soorten van gebouwen, of ze nu nog onder constructie zijn of niet. Het is dus iets tastbaars, iets wat mensen met materialen tot stand hebben gebracht. Denk maar aan een huis, een brug, een kippenhok, een knikkerbaan, een modelbouwbootje, een poppenhuisje ... Bouwwerken of constructies zijn synoniemen. Soms worden deze woorden ook in de figuurlijke zin gebruikt. Dan staat het voor iets met een bepaalde opbouw of structuur. Hieronder vind je bijvoorbeeld een minder tastbare constructie van blokjes en woorden: een kruiswoordraadsel.

Vul het kruiswoordraadsel in. De woorden die je nodig hebt, komen allemaal aan bod in deze module.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

5

HORIZONTAAL

1 4 7 10 13 14 15

sponzige, witte of roze snoepjes (Eng.) teken, letter of beeld zijkant, zijde (bv. van een berg) dobbelsteen tegengestelde van piepklein helemaal onder de zeespiegel (bn.)

In dit gebergte vind je de hoogste berg ter wereld.

VERTICAAL

2 3 5 6 8 9 11 12

planeet of ster Italiaanse pastaslierten niet slagen, mislukken zeer grote ramp ontruimen, in veiligheid brengen ontplofbaar weerlicht sterrenkundige Welk woord kun je maken met de letters uit de gekleurde hokjes?

Probeer nu met bouwblokjes (zoals Lego of Clics) het kruiswoordraadsel na te bouwen.

Je maakt dus een hoge constructie met 15 horizontaal als basis.

Wat stel je vast? Lukt dit?

6

NATUUR

1 Krachten 1 Een krachtig milieu!

Op onze planeet (en daarbuiten) zijn krachten aan het werk. Denk maar aan hoe een schommel beweegt, hoe paarden een kar trekken of hoe je fitnessgewichten omhoog krijgt. Daar heb je allemaal een bepaalde kracht voor nodig.

Maar wat is een kracht nu eigenlijk precies?

Volgens de natuurkunde is een kracht een interactie die de beweging of de vorm van een voorwerp verandert. Een kracht zelf kun je niet zien, maar de gevolgen ervan zijn wel zichtbaar.

In de natuurkunde onderscheidt men verschillende soorten krachten.

Hieronder vind je enkele voorbeelden. Noteer het juiste nummer bij elke afbeelding.

1 2 3 4

veerkracht magnetische kracht zwaartekracht trekkracht

5 6 7

wrijvingskracht weerstandskracht drukkracht

7

In dit hoofdstuk staan vier krachten centraal.

De kracht die van buitenaf op een voorwerp wordt uitgeoefend, alsof we het willen indrukken, noemen we drukkracht.

De kracht die van buitenaf op een voorwerp wordt uitgeoefend, alsof we het willen uitrekken, noemen we trekkracht.

De kracht die de massa’s van twee voorwerpen naar elkaar toetrekt, noemen we zwaartekracht.

De kracht die ontstaat wanneer twee oppervlakten langs elkaar schuiven, noemen we wrijvingskracht.

Bedenk voor elk van de krachten uit het bovenstaande kader een eigen voorbeeld.

Welke soort kracht is hier aan het werk?

Kruis het juiste antwoord aan. Soms zijn meerdere antwoorden mogelijk.

1

zwaartekracht wrijvingskracht trekkracht drukkracht andere:

2

zwaartekracht wrijvingskracht trekkracht drukkracht andere:

3

zwaartekracht wrijvingskracht trekkracht drukkracht andere:

8

4

zwaartekracht wrijvingskracht trekkracht drukkracht andere:

5

zwaartekracht wrijvingskracht trekkracht drukkracht andere:

6

zwaartekracht wrijvingskracht trekkracht drukkracht andere:

2 Kracht en effect Krachten kunnen de beweging of de vorm van een voorwerp veranderen. We zeggen dan dat een kracht een bepaald effect heeft op een voorwerp.

Bekijk het filmpje over krachten.

Welke stellingen over effecten zijn juist? Kruis aan.

Wanneer je met je fiets rechtdoor rijdt en plots moet remmen, verander je van snelheid.

Als je het veertje uit je balpen heel hard uitrekt, dan heb je het plastisch vervormd.

De effecten van een kracht kun je niet zien.

9

Krachten kunnen verschillende effecten hebben: ze kunnen een voorwerp vervormen of invloed hebben op de snelheid ervan.

Als de kracht weggenomen wordt, kan vervorming plastisch of blijvend zijn (zoals bij ingedrukte klei). Het effect kan echter ook elastisch of tijdelijk zijn (zoals bij een elastiekje).

Als een kracht de snelheid van een voorwerp verandert, dan betekent dit dat het vertraagt, versnelt of van richting verandert.

Welk effect heeft de kracht op het voorwerp? Gaat het over een vervorming (V) of een verandering van snelheid (S)? Soms zijn de twee antwoorden mogelijk.

Noteer de juiste letter(s) bij de juiste foto.

10

3 Krachten wiskundig bekeken 3.1 Krachten en vectoren Je leerde dat er verschillende soorten krachten zijn en dat ze voorwerpen kunnen vervormen of van snelheid doen veranderen. Denk maar eens aan een wip in beweging. Hier zijn een aantal krachten en effecten tegelijk aan het werk.

Vaak is het van belang om heel precies uit te rekenen wat de werking van een bepaalde kracht zal zijn. Het springdoek van een trampoline mag bijvoorbeeld niet te rekbaar zijn en een hoog gebouw moet natuurkrachten kunnen trotseren.

Als we de impact van krachten willen begrijpen en toepassen, moet er dus wat rekenwerk gebeuren. Daarvoor gebruiken we bepaalde grootheden, eenheden en de bijhorende symbolen.

Lees de info in het kader en vul de tabel aan met de grootheid, de eenheid of het symbool.

Grootheden zijn dingen die je kunt meten, zoals kracht, oppervlakte, temperatuur, massa ... Die worden afgekort met een symbool. In de voorbeelden hier is dat respectievelijk F, A, T en m.

Eenheden zijn de maten waarin je de grootheden uitdrukt, zoals newton, vierkante meter, graden Celsius, kilogram. Elk van die eenheden heeft ook zijn eigen symbool.

In deze gevallen noteren we N, m2, °C, kg.

SYMBOOL GROOTHEID

GROOTHEID

tijd volume

(VOORBEELD VAN EEN) EENHEID

SYMBOOL EENHEID

t L

decibel

V

kubieke meter

dichtheid

De grootheid van kracht wordt uitgedrukt in F (naar het Engelse ‘force’).

De eenheid van kracht wordt uitgedrukt in N (newton).

dB

kg/m3

11

Krachten tekenen we met pijlen. We noemen zo’n pijl een vector. Je kunt je bijvoorbeeld inbeelden dat dit de kracht is die de man op pagina 9 op de speer uitoefent, wanneer hij die lanceert.

Dit schema vertelt je natuurlijk heel weinig.

Welke elementen moeten hieraan worden toegevoegd zodat de kracht duidelijk gedefinieerd wordt? Kruis aan. of de kracht recht of schuin verloopt

of de kracht naar rechts, onder … gaat

de diameter van de kracht

de luchtdruk van de kracht

hoe sterk de kracht is

hoe koud of hoe warm de kracht is

het beginpunt van de kracht

de leeftijd van de speerwerper

Elke kracht heeft een bepaalde grootte (of sterkte), maar ook een bepaalde richting (verticaal, horizontaal, schuin) en een zin (welke kant de vector uitwijst op de richtingsas). Bij trek- of drukkrachten is er ook een duidelijk aangrijpingspunt. Die geeft aan op welk punt de kracht precies inwerkt.

Grootheden die een grootte en een richting aangeven, noemen we ook wel vectoren.

In een afbeelding geeft de lengte van de vector de grootte van de kracht aan.

Vectoren noteren we met behulp van een pijltje: F. Noteer nu de juiste termen uit het kader en het symbool F op de juiste plaats in het schema bovenaan deze pagina.

Bekijk de onderstaande situatie waarin iemand een slee vooruit trekt.

Beantwoord aan de hand van de afbeelding de volgende vragen.

Wat is de richting van de kracht?

Wat is de zin van de kracht?

Hoe wordt de grootte van de kracht weergegeven? Markeer op de afbeelding.

Waar ligt het aangrijpingspunt van de kracht die de man op het touw zet?

Omcirkel op de afbeelding.

F

12

Bestudeer de volgende afbeelding.

Markeer daarna de juiste opties in de tekst.

F2

F1

De kracht die het rechtse team uitoefent op de tegenstander wordt hier weergegeven met de vector F1 / F2.

De vectoren F1 en F2 hebben dezelfde richting / zin maar een tegengestelde richting / zin.

Het linkse team oefent een kracht uit die groter / even groot / kleiner is dan het rechtse team.

Daarom wint het rechtse team / geen enkel team / het linkse team.

3.2 Zwaartekracht WIST-JE-DAT

Isaac en de appel De eenheid N van newton dankt zijn naam aan de Engelse wetenschapper Sir Isaac Newton, ook wel de vader van de zwaartekracht genoemd. Het verhaal gaat dat hij in 1666 in de boom­ gaard van zijn moeder een appel zag vallen. Dat gaf hem het inzicht dat een appel (en alles wat valt) eigenlijk naar de aarde wordt toegetrokken. Op diezelfde manier bedacht hij dat de maan door de aarde wordt aangetrokken.

Het wiskundig bewijs van de zwaartekracht is echter slechts een van de vele ontdekkingen van Isaac Newton. Als natuurkundige, wiskundige, astronoom, theoloog, filosoof en muntmeester zou hij volgens sommigen het startsein van de Verlichting hebben gegeven. Zonder twijfel was hij een van de grootste geleerden in de geschiedenis van de wetenschap.

Wie nog meer wil weten over deze wetenschappelijke ‘reus’, kan het filmpje bekijken.

In dit gedeelte leerde je dat zwaartekracht de kracht is die de massa’s van twee voorwerpen naar elkaar toetrekt. Het is een wederzijdse aantrekkingskracht.

Maar wat doet zwaartekracht nu eigenlijk precies? Want echt veel voelen we er niet van, toch?

13

Bekijk de onderstaande afbeelding en bespreek waarom zwaartekracht zo belangrijk is.

zwaartekracht

maan

zwaartekracht

aarde

Lees het artikel over zwaartekracht.

Markeer de antwoorden op de volgende vragen in de tekst op pagina 14.

1

Geef een eenvoudige definitie van zwaartekracht.

2

Welke voorwerpen oefenen de grootste aantrekkingskracht uit?

3

Waarom lijkt het zo te zijn dat enkel de appel beweegt? De appel oefent toch ook een kracht uit op de aarde die even groot is?

4

Waarom knalt de maan niet tegen de aarde aan? Tussen aarde en maan is er toch ook (zwaarte)kracht?

5

Waarom valt een appel op onze planeet niet richting een grotere planeet zoals Saturnus?

14

Zwaartekracht Als een appel van de boom losraakt, valt hij altijd recht naar beneden en nooit eens omhoog of schuin omlaag. Dat heeft een eenvoudige oorzaak: de zwaartekracht. Alles wat massa heeft – een boek, een planeet, een mens, noem maar op – heeft zwaartekracht. Anders gezegd: alle voorwerpen – groot en klein – trekken elkaar aan.

Nu heeft een planeet natuurlijk een veel grotere aantrekkingskracht dan een appel. Vandaar ook dat die appel naar de aarde lijkt te vallen. Toch is het zo dat de aarde ook naar de vallende appel toe beweegt. Maar omdat de aarde heel groot en zwaar is, komt zij bijna niet van haar plek. In de praktijk kun je dus gewoon doen of de aarde stilstaat.

HOE ZWAARDER, DES TE ...

Uit het voorbeeld van de appel en de aarde kun je al een eerste conclusie trekken: voorwerpen die veel massa hebben, hebben een grotere aantrekkingskracht dan lichtere voorwerpen. Dat geldt ook op heel grote schaal.

Zo heeft Jupiter, de grootste planeet van ons zonnestelsel die meer dan 300 keer zo zwaar is als de aarde, een veel grotere aantrekkingskracht dan onze planeet. En de aantrekkingskracht van de zon, die nog eens duizend keer zo zwaar is, is nóg veel groter. De maan daarentegen heeft veel minder zwaartekracht: hij is meer dan tachtig keer zo licht als de aarde. Toch weegt de maan nog vele biljoenen kilo’s: als je het getal zou uitschrijven, kreeg je een 7 met 22 nullen! Maar wacht eens even ... als Jupiter veel zwaarder is dan de aarde en de zon nóg zwaarder, waarom valt zo’n vallende appel dan niet naar Jupiter of de zon? Dat heeft te maken met de afstand. De aantrekkingskracht tussen twee voorwerpen wordt niet alleen bepaald door de massa’s van die voorwerpen, maar ook door hun onderlinge afstand. Hoe groter die afstand, des te kleiner de aantrekkingskracht. Voor een vallende appel is de aarde maar een paar meter ver weg, terwijl de zon op 150 miljoen kilometer staat: dat scheelt nogal.

EEN STAPJE OPZIJ Hoewel het ene hemellichaam dus veel zwaarder is dan het andere, hebben ze allemaal aantrekkingskracht. De aarde trekt de maan aan, maar het omgekeerde is ook waar: de maan trekt de aarde aan. Toch is het niet zo dat de maan als een appel naar de aarde toe valt. Waarom eigenlijk niet?

Het antwoord op deze vraag zal bijna iedereen verbazen: de maan valt namelijk wel degelijk naar de aarde! Maar tegelijkertijd beweegt de maan met een flinke snelheid (3600 km/uur) in een richting die precies loodrecht op de valbeweging naar de aarde staat. Terwijl de maan ‘omlaag’ valt, doet hij dus stapjes opzij.

Het netto resultaat is dat de maan niet op de aarde ploft, maar net genoeg snelheid heeft om dezelfde afstand tot onze planeet te houden. Iets soortgelijks geldt natuurlijk ook voor de cirkelbeweging van de aarde om de zon.

GEWICHTLOOS? ECHT NIET! Je hebt vast wel eens gelezen dat er in de ruimte geen zwaartekracht is.

Zweven astronauten in een ruimtestation immers niet gewichtloos rond? Dat lijkt misschien wel zo, maar zwaartekracht is overal: ook in de ruimte.

Stel je eens voor dat je een 500 kilometer hoge ladder zou kunnen beklimmen. Boven aangekomen zou er geen lucht meer zijn, maar zelfs op die hoogte ben je bepaald niet gewichtloos. Je zou er – door de grotere afstand tot het middelpunt van de aarde – slechts een procent

of vijftien lichter zijn dan op zeeniveau. In plaats van bijvoorbeeld 40 kilo zou je nog 34 kilo wegen. Het gekke is nu dat de astronauten in een ruimtestation dat je op die hoogte langs ziet komen toch echt gewichtloos lijken. Wat is hier aan de hand?

De verklaring is dat de astronauten in een vallend voertuig zitten! Als je het ruimtestation bovenaan de ladder zou vasthouden (je moet dan wel erg sterk zijn), zouden de passagiers onmiddellijk weer gewicht krijgen en naar de bodem van hun voertuig vallen. De enige reden waarom de astronauten in hun ruimtestation vrij kunnen rondzweven is dat ze samen met hun voertuig om de aarde bewegen (of eigenlijk: vallen en stapjes opzij doen, net als de maan). De astronauten zijn dus niet gewichtloos – dat kan helemaal niet – maar bewegen in vrije val.

Je kunt het bovenstaande vergelijken met de ervaring van een parachutist vóórdat deze zijn parachute geopend heeft.

Tijdens zijn val merkt hij niks van de zwaartekracht, maar dat die kracht er wel degelijk is, is te zien aan het feit dat hij steeds sneller naar de aarde valt. Wie niet te pletter wil slaan, kan in zo’n geval maar twee dingen doen: heel snel stapjes opzij doen of de parachute openen.

E D DY E C H T E R N A C H

UIT: NATUURKUNDE.NL

15

Zwaartekracht is een aantrekkende kracht die twee voorwerpen met massa naar elkaar toetrekt. Hoe groter de massa, hoe groter de aantrekkingskracht. Hoe verder de afstand tussen de voorwerpen, hoe kleiner de aantrekkingskracht. Het is ook de zwaartekracht die de planeten in hun baan houdt. De zwaartekracht van de aarde, die een zeer grote massa heeft, zorgt ervoor dat wij op de grond blijven. Het trekt alles naar beneden, meer bepaald naar het middelpunt van de planeet.

3.3 Het zwaartepunt Je weet nu waarom appels van de bomen vallen, of beter: waarom de aarde appels aantrekt wanneer ze zich lossen van een boom. De zwaartekracht die daarvoor zorgt, grijpt altijd in op het zwaartepunt.

Wat is het zwaartepunt volgens jou? Bekijk de foto’s hieronder en kruis het juiste antwoord aan.

het zwaarste punt van een massa het punt van een massa dat contact maakt met een oppervlakte of ondergrond het punt dat een massa in evenwicht houdt het bovenste punt van een massa het punt waarop een massa zijn evenwicht verliest

Het zwaartepunt is het punt waarrond de massa van een voorwerp gelijk verdeeld (of in evenwicht) is. Dit zit meestal in het midden van een voorwerp.

Bekijk nu de filmpjes.

Wat kun je hieruit besluiten over het zwaartepunt en stabiliteit? Noteer.

1 2 © TECHNOPOLIS EN STENA LINE

16

Bij eenvoudige en regelmatige voorwerpen, zoals een appel of een kubus, ligt het zwaartepunt meestal in het midden. Bij onregelmatige voorwerpen is dat anders.

Kun je bedenken waar het zwaartepunt op de volgende afbeeldingen ligt?

Op welk punt is het voorwerp in deze positie in balans?

Markeer met een rood kruisje.

4 Faseovergangen Natuurkrachten op aarde hebben vaak te maken met faseovergangen.

In de module Water(s)nood komen faseovergangen uitgebreid aan bod.

Water, bijvoorbeeld, komt voor in verschillende vormen (water, ijs, damp) en deze vormen kunnen gemakkelijk in elkaar worden omgezet (door verdamping, stolling …).

Bij die overgangen kunnen bepaalde krachten vrijkomen. In het deel Ruimte van deze module leer je over de gevolgen van die krachten.

Temperatuurafname

Temperatuurtoename

Bestudeer het onderstaande schema van de aggregatietoestanden en de faseovergangen.

17

Noteer de juiste nummers op de juiste plaats in het schema onderaan pagina 16.

1 2 3

sublimeren condenseren smelten

4 5 6

stollen desublimeren verdampen

Welke faseovergang(en) vinden we hier terug in de natuur? Markeer het juiste antwoord.

Hydrothermale bronnen, ook wel ‘black smokers’ genoemd, produceren rook en spuwen water van meer dan 400 °C in de oceanen. Het contact met het koude zeewater zorgt ervoor dat mineralen op de bodem neerslaan.

1 2 3 4 5 6

smelten stollen verdampen condenseren desublimeren sublimeren

Zwaveldampen vallen neer tegen de wand van een krater.

Dat resulteert in de afzetting van gele zwavel.

1 2 3 4 5 6

smelten stollen verdampen condenseren desublimeren sublimeren

Gesteenten kunnen door extreme temperaturen weer vloeibaar worden. Deze brij noemen we magma. Aan het aardoppervlak noemen we het lava. Wanneer het afkoelt, vormt het vast gesteente.

1 2 3 4 5 6

smelten stollen verdampen condenseren desublimeren sublimeren

18

RUIMTE

2 Natuurgeweld 1 Geschokt!

Lees het onderstaande artikel. Markeer de begrippen die je niet begrijpt.

Bali opgeschrikt door aardbeving: er vielen geen slachtoffers Het Indonesische eiland Bali is dinsdagochtend opgeschrikt door een aardbeving met een magnitude van 5,7 op de schaal van Richter. Vakantiegangers konden de beving naar verluidt tot in hun hotelkamers voelen. Er vielen geen slachtoffers.

Het epicentrum van de onderzeese beving lag op ongeveer 100 kilometer ten zuidwesten van hoofdstad Denpasar, op een diepte van 96 kilometer.

Dat zegt het Amerikaanse geologisch instituut USGS. Er werd geen tsunamiwaarschuwing gegeven.

Vakantiegangers konden de beving naar verluidt tot in hun hotelkamers voelen. Vanuit Denpasar kwamen er meldingen binnen over schade. Zo zou onder andere een tempel zijn ingestort, maar al bij al bleef de schade vrij beperkt. Slachtoffers vielen er niet.

UIT: DE MORGEN, 16 JULI 2019

Zoek de betekenis van je gemarkeerde woorden op en verklaar ze hieronder.

RECHTEN VOORBEHOUDEN. DIT ARTIKEL WERD GEREPRODUCEERD MET TOESTEMMING VAN DE UITGEVER, ALLE VAN DE ELK HERGEBRUIK DIENT HET VOORWERP UIT TE MAKEN VAN EEN SPECIFIEKE TOESTEMMING BEHEERSVENNOOTS CHAP LICENSE2PUBLISH: INFO@LICENSE2PUB LISH.BE

NATUURGEWE LD

19

Vul de tabel aan. Gebruik daarvoor het artikel en de filmpjes.

Waarover gaat het hier?

Waar vindt het plaats?

Ga naar de wereldkaart op pagina 20 en 21. Duid met het symbool uit de legende aan waar deze fenomenen plaatsvonden. Plaats er ook de magnitude bij.

Wat is de oorzaak?

Wat zijn de gevolgen in het landschap? voor mens en dier?

Kan dat ook bij ons voorkomen?

ja nee

20

Natuurgeweld op de wereldkaart aardbevingen

orkanen

vulkaanuitbarstingen

tornado’s

bosbranden

180°0'0"

150°0'0"W

120°0'0"W

90°0'0"W

60°0'0"W

30°0'0"W

180°0'0"

150°0'0"W

120°0'0"W

90°0'0"W

60°0'0"W

30°0'0"W

60°0'0"N

30°0'0"N

0°0'0"

30°0'0"S

60°0'0"S

Legende landsgrenzen wereldgradennet keerkringen en poolcirkels

21

Voer de onderstaande opdrachten uit op de kaart.

Markeer de nulmeridiaan met groen.

Markeer de evenaar met rood.

Zet een kruisje op België.

Plaats in de hokjes NH (noordelijk halfrond) of ZH (zuidelijk halfrond).

Plaats in de bolletjes OH (oostelijk halfrond) of WH (westelijk halfrond).

0°0'0"

30°0'0"E

60°0'0"E

90°0'0"E

120°0'0"E

150°0'0"E

Arceer de Grote Oceaan met lichtblauw en de Atlantische Oceaan met donkerblauw.

Kleur de volgende gebergtes bruin en noteer de naam ervan in het juiste kader: Andes, Rocky Mountains, Himalaya

180°0'0"

60°0'0"N

30°0'0"N

0°0'0"

30°0'0"S

60°0'0"S

0°0'0"

30°0'0"E

60°0'0"E

90°0'0"E

120°0'0"E

0

1000

150°0'0"E

2000

3000

180°0'0"

4000

5000

6000

7000

8000 km

22

1.1 Seismologie De wetenschap die aardbevingen bestudeert, noemt men seismologie. De trillingen die deze natuurkracht veroorzaakt, worden gemeten met een seismograaf. Als we over de kracht van aardbevingen spreken, dan gebruiken we vaak de term magnitude.

De schaal van Richter is een meetschaal waarbij die magnitude in een getal of een waarde wordt uitgedrukt.

Een aardbeving wordt veroorzaakt doordat aardplaten verschuiven. Het hypocentrum is de plaats onder de aardkorst waar de aardbeving ontstaat. Vast materiaal schiet los door ondergronds opgebouwde spanningen. Het epicentrum is de plaats die loodrecht boven het hypocentrum ligt. Daar komen de trillingen van de aardbeving aan het aardoppervlak.

Welke termen uit het bovenstaande kader horen bij welke afbeelding? Vul aan.

WIST-JE-DAT

In de Verenigde Staten registreert en onderzoekt de USGS (United States Geological Survey) aardbevingen.

In ons land houdt de Koninklijke Sterrenwacht van België aardbevingen bij.

Zij hebben een afdeling seismologie.

23

Neem een kijkje op de website van de USGS. Beantwoord dan de volgende vragen.

Hoeveel aardbevingen waren er in de afgelopen 24 uur in de wereld?

Duid de meest recente aardbeving met een groen sterretje aan op de wereldkaart op pagina 20 en 21.

Noteer er ook de magnitude (schaal van Richter) bij.

Op welke halfronden komen de recentste aardbevingen voor? Noteer.

De rode lijnen op de kaart (website USGS) bakenen de aardplaten af.

Wat valt je op als je de plaatsen van de aardbevingen bekijkt?

WIST-JE-DAT

Meetschalen Naast de schaal van Richter bestaat er nog een meetschaal voor aardbevingen, namelijk de momentmagnitudeschaal (afgekort als MMS, Mw of M). Verder is er ook nog de intensiteitsschaal van Mercalli, die de gevolgen van een aardbeving weergeeft. Bij de zevende schaal spreekt men dan bijvoorbeeld over schade aan veel gebouwen, schoorstenen die afbreken, golven in vijvers, kerkklokken die luiden ... In de laatste alinea van het krantenartikel op pagina 18 wordt dit omschreven.

Misschien niet noodzakelijk om te weten in België, maar wel goed voor op reis: wat doe je het best bij een aardbeving?

1

2

1 2 3

3

24

1.2 De opbouw van de aarde Je weet dat verschuivende aardplaten aardbevingen kunnen veroorzaken.

Maar hoe gebeurt dat precies? Zoals je weet, is de aarde bolvormig.

Het binnenste van onze planeet bestaat uit verschillende lagen. Dat kun je goed zien in het filmpje en op de afbeelding hieronder.

In de module Te land, ter zee en in de lucht komt de opbouw van de aarde kort aan bod. Hier gaan we meer in detail.

5

4 6

3 2 1

Bekijk de bovenstaande afbeelding aandachtig. Voer vervolgens de opdrachten uit.

Noteer de juiste cijfers bij de woorden. buitenkern

mantel

binnenkern

lithosfeer

asthenosfeer

aardkorst

Kleur de vaste lagen geel.

Kleur de vloeibare lagen oranje.

Kleur de plastische lagen rood.

Markeer telkens het juiste antwoord.

De aardkorst is een deel van de lithosfeer / asthenosfeer.

De asthenosfeer is een deel van de kern / mantel.

Het gesteente boven in de mantel is vloeibaar / plastisch.

Op de website van de USGS kon je al zien dat de aardkorst een aaneenschakeling is van aardplaten die als een puzzel in elkaar passen. Deze platen zijn voortdurend in beweging.

Kun je verklaren waarom deze platen bewegen?

Noteer je veronderstelling.

HYPOTHESE:

25

De aarde is uit verschillende lagen opgebouwd. Sommige lagen bevatten vast materiaal, zoals de binnenkern. Andere lagen, zoals de buitenkern, zijn vloeibaar.

Onder de lithosfeer (deel van de korst) zit de asthenosfeer (deel van de mantel).

De asthenosfeer is een plastische laag. Dat betekent dat het niet echt vloeibaar is, maar toch wat kan bewegen, zoals spaghettislierten in een pot kokend water. De platen van de lithosfeer drijven daardoor als het ware op de asthenosfeer. Op die manier bewegen ze ook ten opzichte van elkaar. Dat noemen we platentektoniek.

Klopt je hypothese?

ja

nee

1.3 Platentektoniek Aardbevingen worden veroorzaakt doordat platen in de aardkorst onder invloed van de plastische asthenosfeer in beweging zijn. Deze platentektoniek kan verschillende vormen aannemen.

In dit gedeelte bespreken we de manieren waarop de aardplaten ten opzichte van elkaar kunnen bewegen.

Noteer het cijfer van de afbeelding telkens bij het juiste begrip.

1

2

3

4

langs elkaar

uit elkaar

naar elkaar toe

divergente platen

transforme platen

convergente platen

Op de onderstaande afbeelding zie je de aardplaten op de wereld. De cijfers op de kaart verwijzen naar de bovenstaande afbeeldingen en tonen welke soort tektoniek op die plaats actief is. Bespreek.

De wereld, aardplaten

Juan de Fucaplaat

NoordAmerikaanse Plaat

Euraziatische Plaat 1

2

3 Arabische Plaat

Caribische Pacifische Cocos- Plaat Plaat plaat

4

Nazcaplaat

ZuidAmerikaanse Plaat

Scotiaplaat

0

Filipijnse Plaat

Indische Plaat

Pacifische Plaat

Afrikaanse Plaat Australische Plaat Antarctische Plaat 10 000 km

26

Convergente platen bewegen naar elkaar toe. Zo is bijvoorbeeld de Himalaya ontstaan.

Soms duikt de ene plaat onder de andere en dan ontstaat op de oceaanbodem een trog, dat is een nauwe en diepe kloof in de zeebodem.

Divergente platen bewegen uit elkaar. Een voorbeeld is de Mid-Atlantische Rug. Dat is een bergketen die grotendeels onder water ligt, in de Atlantische Oceaan.

Transforme platen bewegen langs elkaar. Een voorbeeld daarvan is de San Andreasbreuk in de Verenigde Staten.

WIST-JE-DAT

Hoog en laag

Mount Everest

Marianentrog 10911 meter

Het hoogste punt van de wereld bevindt zich op 8 848 m: de Mount Everest in de Himalaya. Dit gebergte werd gevormd door de convergentie van twee aardplaten die nog steeds actief zijn. Waarom ‘groeit’ de hoogste berg van de wereld dan niet? Naast de beweging van de platen die de berg doet ‘groeien’, speelt ook erosie een rol. Je kunt het vergelijken met een zandkasteel bij vloed.

Als het water er over heen spoelt, neemt de zee zandkorreltjes terug mee. Bij de Mount Everest is het niet de zee, maar wel sneeuw, ijs, water en wind die de berg ‘kleiner’ maken.

Regelmatige aardbevingen doen sneeuw, puin en stenen bovendien naar beneden schuiven. Het groeien en weer afbreken van het materiaal is ongeveer gelijk, waardoor de Mount Everest dezelfde hoogte behoudt.

Het diepst gekende punt op aarde is de Marianentrog. Die bevindt zich ruim 10 000 m onder de zeespiegel!

27

1.4 Tsunami’s Ook op de zeebodem kunnen breuken en aardbevingen ontstaan. De energie die daar vrijkomt, zet de hele watermassa in beweging door middel van golven.

Bekijk de onderstaande afbeeldingen en noteer het cijfer voor elke afbeelding bij de juiste uitleg.

golfhoogte op open zee: 20 cm

1

4 km

2

golfhoogte aan de kust: 10-30 m

3

Aan de kust wordt de diepte steeds kleiner. Hierdoor neemt de snelheid af en verhoogt ook de watermassa. De golf groeit als het ware.

Wanneer de vloedgolf de kust bereikt, trekt het water soms honderden meters weg. Daarna volgt de allesverwoestende vloedgolf over land.

De energie van een aardbeving op de bodem zet de watermassa in beweging door lange lage golven met een hoge snelheid (tot 800 km/uur).

Tsunami’s kunnen ook ontstaan doordat een bergflank afschuift in zee. Terwijl die enorme massa in zee schuift, moet het water plaats maken en vormen er zich hoge golven. Meestal treffen deze tsunami’s de directe omgeving.

Wat raadt de overheid aan om te doen in geval van tsunami-alarm? Bespreek.

28

2 Bergen vol vuur Lees het onderstaande artikel. Markeer de begrippen die je niet begrijpt.

NATUURGEWE LD

Vulkaan Stromboli barst opnieuw uit: metershoge rookwolken, maar geen slachtoffers Op het Italiaanse eiland Stromboli is de gelijknamige vulkaan opnieuw uitgebarsten. Begin juli waren er ook al krachtige uitbarstingen. Toen kwam een toerist om het leven en brak er even paniek uit. Ditmaal zijn er geen slachtoffers.

De Stromboli op het gelijknamige eiland ten noorden van Sicilië is de actiefste vulkaan van Europa. Er vinden voortdurend kleine erupties plaats.

Maar ditmaal was er sprake van een hevige uitbarsting. Deze vond plaats langs de centraal-zuidelijke flank van de krater.

Aan het begin van de zomervakantie barstte de Stromboli ook al uit. Toen kwam een wandelaar om het leven. Sinds die vorige eruptie zijn wandelingen naar de krater niet toegestaan, omdat er nog altijd lava naar beneden stroomt.

UIT: VRTNWS, 28 AUGUSTUS 2019

Zoek de betekenis van je gemarkeerde woorden op en verklaar ze hieronder.

Vul nu de tabel aan. Gebruik daarvoor het artikel en de filmpjes.

Waarover gaat het hier?

Waar vindt het plaats?

Ga naar de wereldkaart op pagina 20 en 21. Duid met het symbool uit de legende aan waar deze fenomenen plaatsvonden.

Wat is de oorzaak?

Wat zijn de gevolgen in het landschap? voor mens en dier?

Kan dat ook bij ons voorkomen?

ja nee

29

Bestudeer de bronnen aandachtig.

Teken daarna in de hokjes de vier types vulkanen.

Vermeld er de naam bij en de belangrijkste kenmerken.

naam

naam

kenmerken

kenmerken

naam

naam

kenmerken

kenmerken

30

Welke soorten vulkanen herken je hier? Noteer de naam bij elke afbeelding.

Vulkaanuitbarstingen en aardbevingen hebben eigenlijk dezelfde oorzaak. Wat is die?

Noteer je antwoord hieronder.

31

Een eruptie is een synoniem voor een (vulkaan)uitbarsting.

Magma is het gesmolten gesteente in de asthenosfeer en de lithosfeer. Wanneer het gesmolten gesteente het aardoppervlak of de zeebodem bereikt, noemen we het lava.

We onderscheiden vier soorten vulkanen.

Een stratovulkaan (samengestelde vulkaan) heeft een typische kegelvorm met steile hellingen. De uitbarstingen zijn vaak explosief.

Een spleetvulkaan heeft een duidelijke vorm: een breuklijn waaruit lava stroomt.

Deze vulkaan komt voor bij divergente platen.

Een schildvulkaan bevat dun, vloeibaar magma waardoor het weinig explosief is.

De kegel is minder hoog en bevat weinig steile hellingen.

Een calderavulkaan heeft een grote brede krater. Dat komt doordat een deel van de vulkaan is ingestort. Deze vulkaanvorm heeft vaak een kratermeer.

3 Weer en windkracht

NATUURGEWE LD

Tyfoon Hagibis raast over Japan: 19 doden en 120 gewonden De krachtige tyfoon Hagibis heeft huis gehouden in grote delen van Japan, incluis de hoofdstad Tokio. Daarbij zijn al 19 doden en 120 gewonden gevallen. Zeker 16 mensen worden nog vermist.

Door de hevige regenval zijn rivieren rond Tokio overstroomd. Ook zijn rond de hoofdstad modderstromen ontstaan. Op beelden is te zien dat helikopters worden ingezet om mensen te redden van daken en uit ondergelopen gebieden. Het leger heeft 27 000 manschappen ingezet om mensen te helpen die als gevolg van overstromingen vastzitten.

UIT: DE MORGEN, 13 OKTOBER 2019

Zoek de betekenis van je gemarkeerde woorden op en verklaar ze hieronder.

RECHTEN VOORBEHOUDEN. DIT ARTIKEL WERD GEREPRODUCEERD MET TOESTEMMING VAN DE UITGEVER, ALLE VAN DE ELK HERGEBRUIK DIENT HET VOORWERP UIT TE MAKEN VAN EEN SPECIFIEKE TOESTEMMING BEHEERSVENNOOTS CHAP LICENSE2PUBLISH: INFO@LICENSE2PUB LISH.BE

Lees het onderstaande artikel. Markeer de begrippen die je niet begrijpt.

32

Vul nu de tabel aan. Gebruik daarvoor het artikel en het filmpje.

Waarover gaat het hier?

QR Waar vindt het plaats?

Ga naar de wereldkaart op pagina 20 en 21. Duid met het symbool uit de legende aan waar deze fenomenen plaatsvonden.

Wat is de oorzaak?

Wat zijn de gevolgen in het landschap? voor mens en dier?

Kan dat ook bij ons voorkomen?

ja nee

3.1 Wind en neerslag Het weer op aarde, waaronder dus ook wind, wordt sterk bepaald door de zon. Onder invloed van de zon wordt lucht warmer, waardoor het stijgt en zo een lage luchtddruk aan de grond veroorzaakt. Dit tekort aan luchtdruk aan de grond wordt opgelost door het aanzuigen van lucht uit gebieden met een hoge luchtdruk. Het is die circulatie die wind creëert. Lucht verplaatst zich altijd van een hogedrukgebied naar een lagedrukgebied.

Onweer kennen we vooral na enkele dagen warm zomerweer. Dan onstaan vaak torenhoge onweerswolken, zoals je hier op de foto ziet. Een ander woord hiervoor is cumulonimbus. Heel vaak gaan zulke wolken gepaard met donder, bliksem, wind en veel regen op een korte tijd. Soms komt daar ook hagel aan te pas.

Bekijk de volgende afbeelding en het bijhorende filmpje.

Noteer vervolgens hieronder hoe hagel wordt gevormd.

33

3.2 Koude wind en warm water Orkanen, de meest krachtige stormen op aarde, stoelen op hetzelfde principe als hiervoor beschreven, maar hebben nog een ander ingrediënt nodig om tot ontwikkeling te komen, namelijk grote wateroppervlaktes van 27°C of meer. Orkanen ontstaan dus boven tropische wateren.

Waar komen die tropische wateren voor op aarde?

Bekijk de website en arceer die zone op de wereldkaart op pagina 20 en 21.

Wat stel je vast? Bespreek.

Je weet nu hoe wind ontstaat en waar orkanen voorkomen.

Kun je dan nu zelf bedenken hoe orkanen ontstaan?

Noteer je veronderstelling.

HYPOTHESE:

Bekijk het filmpje over orkanen, samen met de afbeelding hieronder.

Het oceaanwater is minstens 27°C. Het water verdampt en de warme, vochtige lucht stijgt op. De bovenste luchtlagen zijn koud. Er ontstaan onweerswolken.

Klopt je hypothese?

ja

Meer water verdampt. Er ontstaan dus ook meer onweerswolken. Het hele systeem begint ook te draaien door de rotatie van de aarde.

nee

Er ontstaan hoge windsnelheden en veel neerslag.

In het oog van de orkaan is het windstil. Zoals de orkaan boven het warme water hangt, wordt het gevoed en kan het groter worden.

34

Plaats de cijfers op de afbeelding bij de juiste begrippen hieronder.

4 5 2

1

warme, opstijgende lucht

3

koude, dalende lucht

stortregens

het oog

lage druk

Waarom komen orkanen op het noordelijk halfrond meestal voor in de late zomer of in de herfstmaanden? Kruis het juiste antwoord aan.

Het water van de oceaan is al wat afgekoeld en dat maakt de lucht onstabiel.

Orkanen komen niet voor op het noordelijk halfrond.

De aarde heeft op dat moment een snellere draaibeweging.

Het water van de oceaan heeft tijd gekregen om voldoende op te warmen.

Tropische cyclonen of orkanen worden ook wel hurricanes (Atlantische Oceaan - oosten van de Grote Oceaan) of tyfoons (westelijk deel van de Grote Oceaan) genoemd.

Een orkaan ontstaat doordat warm zeewater (van minstens 27°C) verdampt.

In de hogere en koudere luchtlagen condenseert de waterdamp en zo vormen zich onweerswolken. Het ontwikkelen van onweerswolken blijft doorgaan en maakt de orkaan steeds groter in omvang. Door de rotatie van de aarde, draait het hele systeem rond het oog van de orkaan.

35

Bekijk de onderstaande afbeelding. Noteer de gevolgen van een tropische cycloon bij de juiste cijfers.

1

2

3

4

5

1 2 3 4 5

WIST-JE-DAT

Matthew Hier zie je ‘hurricane Matthew’ uit 2016, een categorie 5. Orkanen krijgen namen omdat het dan in de berichtgeving steeds duidelijk is over welke storm het precies gaat. Sinds 1969 spreekt men ook over categorieën. Wanneer een orkaan bijvoorbeeld type S5 krijgt, heeft die de hoogste windsnelheden en brengt die de meeste schade aan. De ‘S’ verwijst naar de Saffir-Simpsonschaal die een inschatting maakt van de schade die een orkaan zal aanrichten wanneer deze de kust bereikt. Orkanen kunnen tussen de 300 en 1000 km groot zijn en windsnelheden van meer dan 118 km/uur bereiken. Matthew behaalde op zijn piek een snelheid van 250 km/u (!), had een diameter van 400 km, maakte 603 slachtoffers en richtte enorm veel schade aan.

36

3.3 Onstuimige windpilaren Bekijk de onderstaande afbeeldingen. Hoe noemen we dit natuurfenomeen? Kruis aan.

een tornado

een cycloon

een zandstorm

Noteer aan de hand van de afbeeldingen de kenmerken van dit natuurfenomeen.

Bekijk het filmpje en zet het cijfer van elke afbeelding bij de juiste uitleg.

1

2

3

4

Zeer plotse veranderingen in windsnelheid en windrichting ontstaan op verschillende hoogten. Dat noemen we windschering. Zo ontstaat een draaiende luchtstroom rond een horizontale as.

De warme lucht tegen het aardoppervlak laat de horizontale wervelende wind draaien. De wervelwind staat nu verticaal.

Een tornado ontstaat altijd uit een onweerswolk. Het temperatuurverschil tussen de koude lucht op grote hoogte en de warme lucht aan de grond is groot.

Neerslag uit de onweersbui zorgt dan weer voor koude lucht en afkoeling.

Hierdoor kan de trechtervormige slurf tot aan het aardoppervlak reiken.

37

Je weet nu welke elementen een tornado kunnen veroorzaken.

Kan zo’n wervelwind dan ook bij ons voorkomen? Noteer.

WIST-JE-DAT

Fujitaschaal Ook tornado’s worden in categorieën verdeeld. Daarvoor gebruiken ze de Fujitaschaal. De lichtste tornado behoort tot de categorie F0. Een tornado met windsnelheden van 400 km/uur krijgt de notatie F5.

Een tornado is een zeer snel rondtollende en trechtervormige draaikolk van lucht, ook wel wervelwind of windhoos genoemd. Dit natuurfenomeen ontstaat uit een onweerswolk en wordt meestal pas een tornado genoemd wanneer er contact met de grond wordt gemaakt. Dat is ook het grote verschil met een orkaan die boven de oceaan ontstaat.

Een tornado krijgt vorm wanneer warme, opstijgende lucht tegen de koudere lucht erboven botst. Door plotse, harde wind die uit verschillende richtingen komt (windschering), wordt een luchtkolom gevormd die een verticale vorm aanneemt.

4 Verwoestend vuur Lees het onderstaande artikel. Markeer de begrippen die je niet begrijpt.

NATUURGEWE LD

Griekenland wordt geteisterd door diverse bosbranden Op verschillende plaatsen in Griekenland zijn vandaag bosbranden uitgebroken door de aanhoudende droogte en de hevige wind.

Daarbij viel zeker al één dode. Dit melden Griekse media.

Er woeden onder meer bosbranden op het schiereiland Peloponnesos, ten oosten van Athene en de Griekse eilanden Kreta en Chios. Op Peloponnesos stierf een vrijwillige brandweerman door rookvergiftiging. In de toeristische badplaats Saronida, ten zuiden van de hoofdstad, werden tientallen vakantiehuizen geëvacueerd.

In juli 2018 kwamen meer dan honderd mensen om het leven door bosbranden. Die worden in Griekenland vaak veroorzaakt door verkeerd gedrag, zoals het weggooien van een brandende sigaret of het verbranden van tuinafval.

UIT: HET LAATSTE NIEUWS, 13 SEPTEMBER 2019

38

Zoek de betekenis van je gemarkeerde woorden op en verklaar ze hieronder.

Vul de tabel aan. Gebruik daarvoor het artikel.

Waarover gaat het hier?

Waar vindt het plaats?

Ga naar de wereldkaart op pagina 20 en 21. Duid met het symbool uit de legende aan waar deze fenomenen plaatsvonden.

Wat is de oorzaak?

Wat zijn de gevolgen in het landschap? voor mens en dier?

Kan dat ook bij ons voorkomen?

ja nee

Natuurbranden verspreiden zich vaak heel gemakkelijk en zijn moeilijk te doven.

Hoe komt dat eigenlijk?

Bekijk de afbeelding en noteer in puntjes het verloop van een bosbrand.

onweer wolk

afkoelende rookpluim

bliksem lage druk

rookpluim

39

1 2 3 4 5

Van november 2019 tot midden januari 2020 werd Australië geteisterd door hevige en langdurige bosbranden. Zo’n catastrofe komt daar jammer genoeg vaak voor. Het land staat dan ook bekend om de vele bosbranden.

Bekijk Australië op een aantal wereldkaarten in je atlas.

Wat is de oorzaak van de vele bosbranden in Australië, denk je?

Noteer hier je antwoord.

Bekijk aandachtig de website. Hoeveel bosbranden werden er gemeld in de afgelopen week in de wereld? En in België? Bespreek.

Lees het artikel via de link, bekijk er ook het filmpje en bestudeer de afbeeldingen hieronder.

Welke methodes past men toe om bosbranden te blussen? Noteer.

1 2 3

Een natuurbrand is een verzamelnaam voor bos-, heide-, veen- en duinbranden. Deze branden onstaan voornamelijk in zeer droge gebieden en kunnen zich snel verspreiden door de aanwezigheid van wind. Droge bladeren die langs elkaar wrijven of een blikseminslag in een droog gebied kan het begin van een (nieuwe) brand betekenen.

Jammer genoeg is ook de mens soms verantwoordelijk, door nalatigheid bij het doven van een kampvuur bijvoorbeeld, maar ook door kwaad opzet.

40

TECHNIEK

3 Kracht versus constructie 1 Een wiebelige wereld WIST-JE-DAT

Recordhouder Op deze afbeelding zie je in het midden de Burj Khalifa, de hoogste toren ter wereld (op dit moment).

Deze wolkenkrabber staat in de stad Dubai in de Verenigde Arabische Emiraten. Op 21 september 2004 werd begonnen met de bouw en op 17 januari 2009 bereikte de toren zijn hoogste punt van 828 meter. Inclusief antennes en vlaggenmasten bedraagt de hoogte exact 829,8 meter. Het gebouw werd met groots vuurwerk geopend op 4 januari 2010.

Je kunt je voorstellen dat het bouwen van zo’n mastodont niet zonder slag of stoot gaat. Probeer maar eens een sterk en stabiel kaartenhuisje of een heel hoge blokkentoren te bouwen. Dat is eigenlijk al niet zo simpel. Hoe doet men dat dan met echte gebouwen?

In het volgend filmpje zie je hoe men een gebouw succesvol test op stevigheid.

Een grote trilplaat of schudtafel bootst de krachten van (bijvoorbeeld) een aardbeving na. Het bouwen van zo’n trilplaat op zich vergt veel tijd en geld, maar het is dan ook zeer belangrijk. Met dit soort testen kan men namelijk de stevigheid van een constructie onderzoeken wanneer het aan krachten onderhevig is. Bovendien biedt het de ingenieurs ook inzichten in de manieren waarop ze constructies steviger en veiliger kunnen maken.

41

2 Stevigheid en houvast 2.1 Stabiliteit Om een hoge constructie stevig te maken, moet het geheel vooral stabiel zijn. Stabiel betekent standvastig of onwankelbaar.

Een stabiele constructie blijft rechtop staan, een onstabiele constructie zal horizontaal uitwijken en vallen.

De basis (het onderste deel van een constructie) zal voor een groot deel bepalen of iets stabiel is of net niet. Er bestaan een aantal trucjes om die basis aan te passen zodat een (hoge) constructie niet omvalt. Hieronder zoek je het uit.

DOE DE TEST ORIËNTATIE DOELSTELLING

Manieren onderzoeken waarop aanpassingen aan de basis een eenvoudige constructie stabiel(er) maken.

ONDERZOEKSVRAAG

Formuleer een goede onderzoeksvraag met behulp van het vragenmachientje.

I N P U T IS DE VRAAG NUTTIG?

IS HET EEN OPZOEKVRAAG?

IS HET SLECHTS ÉÉN VRAAG?

IS DE VRAAG DUIDELIJK?

KUN JE HET ONDERZOEKEN?

O U T P U T Noteer je veronderstelling.

HYPOTHESE:

42

VOORBEREIDING BENODIGDHEDEN

5 kartonnen toiletrolletjes 2 stevige kartonnen schijfjes van 6 cm diameter 1 stevig kartonnen schijfje van 9 cm diameter twee moeren en twee bouten sterke lijm

CRITERIA

Kleef een eerste rolletje rechtop op een kartonnen schijfje van 6 cm diameter. Schrijf er nummer 1 op.

Kleef een tweede rolletje rechtop op een kartonnen schijfje van 9 cm diameter. Schrijf er nummer 2 op.

Zet een derde rolletje rechtop en doorboor het onderaan met een moer. Draai er aan de andere kant de bout op. Schrijf er nummer 3 op.

Zet een vierde rolletje gewoon rechtop. Schrijf er nummer 4 op.

Kleef een vijfde rolletje rechtop op een kartonnen schijfje van 6 cm diameter. Doorboor het onderaan met een moer en draai er aan de andere kant de bout op. Schrijf er nummer 5 op.

UITVOERING 1

Test 1

Plaats koker 1 en 4 naast elkaar op de tafel.

Duw met je twee wijsvingers tegelijk tegen de bovenkant van beide kokers.

Duw net zolang tot één ervan omvalt.

Markeer de juiste antwoorden in het besluit.

1

4

Markeer wat juist is.

Koker 1 / Koker 4 viel het gemakkelijkst om. Dat komt omdat de basis klein / groot is.

Deze koker is stabiel / onstabiel.

2

Test 2

Plaats koker 1 en 2 naast elkaar op de tafel.

Duw met je twee wijsvingers tegelijk tegen de bovenkant van beide kokers.

Duw net zolang tot één ervan omvalt.

Markeer de juiste antwoorden in het besluit.

1

2

Koker 1 / Koker 2 viel het gemakkelijkst om. Dat komt omdat de basis klein / groot is.

Deze koker is stabiel / onstabiel.

43

3

Test 3

Plaats koker 3 en 4 naast elkaar op de tafel.

Duw met je twee wijsvingers tegelijk tegen de bovenkant van beide kokers.

Duw net zolang tot één ervan omvalt.

Markeer de juiste antwoorden in het besluit.

3

4

Koker 3 / Koker 4 viel het gemakkelijkst om. Dat komt omdat de koker onderaan zwaarder / lichter is.

Deze koker is stabiel / onstabiel.

4

Test 4

Plaats koker 1 en 5 naast elkaar op de tafel.

Duw met je twee wijsvingers tegelijk tegen de bovenkant van beide kokers.

Duw net zolang tot één ervan omvalt.

Markeer de juiste antwoorden in het besluit.

1

5

Koker 1 / Koker 5 viel het gemakkelijkst om. Dat komt omdat de koker onderaan zwaarder / lichter is.

Deze koker is stabiel / onstabiel.

5

Test 5

1

Plaats nu alle kokers naast elkaar op tafel.

Duw met je wijsvinger met een gelijke kracht één voor één tegen alle kokers.

Welke van de vijf kokers is het meest stabiel?

Markeer de juiste antwoorden in het besluit.

2

3

4

5

De koker met het nummer 1 / 2 / 3 / 4 / 5 is het meest stabiel.

Van deze koker is de basis breder / niet breder gemaakt en verzwaard / niet verzwaard.

44

REFLECTIE BESLUIT

Geef een antwoord op de onderzoeksvraag.

Komt die overeen met jouw hypothese? Kruis aan. ja

nee

WIST-JE-DAT

Cheops 4000 jaar geleden wist men ook al hoe men een bouwwerk stabiliteit kon geven. Zo zie je hier de piramide van Cheops, die onder andere door haar brede, zware basis mooi bewaard is gebleven.

Ze werd gebouwd tussen 2551 en 2472 voor Christus, is 147 meter hoog en opgebouwd uit zo’n 2,3 miljoen stenen van elk 2,5 (!) ton.

Hoe dit gigantische bouwwerk van loodzware stenen in die tijd gebouwd kon worden, houdt wetenschappers al jaren bezig.

Een (hoge) constructie heeft stabiliteit nodig om stevig recht te blijven staan. Een onstabiele constructie zal wankelen of omvallen. Een stabiele constructie is standvastig en onwankelbaar. Een brede en/of verzwaarde basis verhoogt de stabiliteit van een constructie.

2.2 Sterkte Als een constructie niet stabiel genoeg is, zal het omvallen. Maar als het niet sterk genoeg is, zal het breken. In een gebouw mag dit natuurlijk niet gebeuren: een breuk kan catastrofale gevolgen hebben.

WIST-JE-DAT

Catastrofale constructiefouten Hier zie je het Ronan Point flatgebouw in Londen. In 1968, een week na de opening, stortte het gebouw in door een gebrekkig ontwerp en constructiefouten. Vier mensen verloren daarbij het leven en zeventien waren gewond. Gelukkig was een groot deel van het flatgebouw toen nog onbewoond. ©DEREK VOLLER, CC BY-SA 2.0

45

Wat in grote mate de sterkte van een constructie mee bepaalt, is natuurlijk het materiaal.

Hieronder vind je de omschrijving van een aantal constructiematerialen.

Materiaal is iets anders dan materie. Wat materie precies is, leer je in de module Te land, ter zee en in de lucht. Onder materiaal verstaan we hier grondstoffen of bouwstoffen voor constructies.

Noteer de juiste naam van het materiaal naast de omschrijving. Kies uit de onderstaande woorden. natuursteen - beton - hout - staal - baksteen Dit materiaal is al zeer lang een belangrijke grondstof voor de constructie, al sinds de mens begon met het maken van bouwwerken. Het wordt gebruikt voor verbindingen, maar ook voor dakconstructies, raamwerk …

Dit koude materiaal is enorm sterk en bestaat uit ijzer en koolstof. Het kan een grote belasting aan bij een grote overspanning. Daarom wordt het vaak gebruikt bij bruggen en kranen.

Dit kunstmatige, steenachtige materiaal is een samenstelling van cement, zand, grind en water. Het kan grote drukkracht weerstaan, maar is niet goed bestand tegen trekkracht, omdat het een korrelige structuur heeft.

Dit is een gesteente dat bewerkt moet worden. Er bestaan veel soorten van. Sommige gebruikt men voor dakbedekking, zoals leisteen. Andere soorten lenen zich dan weer beter voor trappen, vloeren of gevelbekleding, zoals marmer.

De belangrijkste grondstof voor dit materiaal is klei. Al eeuwenlang wordt het als bouwmateriaal gebruikt. De kleur van dit materiaal wordt grotendeels bepaald door het soort klei dat gebruikt wordt.

Op de foto hiernaast zie je hoe trekkrachten scheuren hebben veroorzaakt in beton. Dat gebeurt vaak door zwaar verkeer of door (lichte) aardbevingen. Beton op zich is nu eenmaal minder bestand tegen het opvangen van trekkrachten. Staal is dat echter wel. Daarom voegt men stalen staven aan het beton toe. Dat heb je vast al eens gezien op een bouwwerf. Dat noemt men dan gewapend beton, een bijzonder sterk bouwmateriaal.

Als het gieten van gewapend beton echter niet goed uitgevoerd is of de bewapening niet diep genoeg zit, kan er vocht binnendringen, waardoor het staal begint te roesten en het het beton uit elkaar duwt. Zo ontstaan er barsten, waardoor nog meer vocht zich kan opstapelen, met nog meer schade tot gevolg. Dat noemt men betonrot. Net hetzelfde gebeurt als het materiaal zijn levensduur bereikt heeft, of als er zout in het beton terechtkomt. Dat verklaart waarom balkons van flatgebouwen aan de kust vaak aan betonrot onderhevig zijn.

46

Schrijf onder elke afbeelding de juiste term.

Elke materiaalsoort heeft een eigen sterkte. We spreken hier over de sterkte van het materiaal zelf, zonder belasting. Men kan natuurlijk wel testen hoe sterk het precies is door er machinaal in een fabriek druk- of trekkrachten op uit te oefenen. Wanneer een materiaal het uiterste sterktepunt heeft bereikt, zal het scheuren vertonen of breken.

Gewapend beton is een van de sterkste bouwmaterialen. Bepaalde factoren kunnen er echter voor zorgen dat het staal erin roest en het toch nog barst. Dat noemt men betonrot.

2.3 Stijfheid Naast stabiliteit en sterkte, speelt ook de stijfheid van het materiaal bij een constructie een grote rol. Wat stijfheid precies is, ontdek je in de volgende opdracht.

Van een dwarsdoorgesneden brik, twee paperclips en een elastiekje maak je een bakje dat kan hangen. Vul het bakje met een handvol kiezelsteentjes.

47

Neem vervolgens vier A4-bladen. Deze moeten het hangend bakje met kiezelsteentjes kunnen dragen over een afstand van 20 centimeter (bijvoorbeeld tussen twee stoelen of tafels).

Wat heb je met de A4-bladen gedaan om de proef te doen slagen? Noteer je werkwijze hieronder.

Met deze opdracht hierboven heb je de stijfheid van papier verhoogd. Wat betekent dat precies? Markeer in het besluit wat juist is.

Stijfheid kunnen we omschrijven als de weerstand van een materiaal tegen breuk / doorbuiging / omvallen. Die weerstand kunnen we verhogen (of verlagen) door het materiaal bijvoorbeeld een bepaalde vorm te geven. Profielen zijn hier ook een mooi voorbeeld van.

Stijfheid is altijd verbonden met de belasting van een constructie. Daarbij denken we aan de massa van het eigen gebouw die op de constructie weegt, maar ook aan factoren zoals wind, sneeuw, trillingen door het verkeer of aardbevingen, inkrimping en uitzetting door temperatuurverschillen … Op basis van de belasting van een materiaal kan men de mate van doorbuiging bepalen.

Let op! Stijfheid betekent niet dat een constructie niet mag bewegen of doorbuigen. Meestal is het zelfs noodzakelijk dat het materiaal niet te strak is. Daarover leer je meer in het hoofdstuk over krachten en constructies.

2.4 Verbinding en structuur Als je weet dat het voorvoegsel con- ‘samen’ betekent, hoe zou je het woord constructie dan omschrijven? Noteer.

Stabiliteit, sterkte en stijfheid zijn cruciale elementen in een constructie. Maar zonder structuur en verbindingen die het geheel samenhouden, zal een bouwwerk soms meer op een fragiel kaartenhuisje lijken. Het zal misschien eventjes standhouden, maar op een gegeven moment door bepaalde krachten toch uit elkaar vallen. Verbindingen en structuur zijn dus ook enorm belangrijk.

Misschien heb je ooit al eens te horen gekregen dat je niet met je eten mag spelen. In het kader van de wetenschap mag het nu uitzonderlijk wel eens. Van je leerkracht krijg je 30 marshmallows en een pak ongekookte spaghettistokjes.

48

Bouw met de snoep en zo weinig mogelijk spaghettistokjes een zo hoog mogelijke toren.

Je krijgt hiervoor 15 minuten de tijd.

Kruis na het uitvoeren van de opdracht het resultaat van jouw toren aan. Vul aan waar nodig.

Het is mij gelukt om een hoge en stabiele constructie binnen de tijd te bouwen.

Mijn toren is cm hoog.

Het is mij niet gelukt om een hoge constructie binnen de tijd te bouwen.

Het is mij even gelukt om een hoge constructie te bouwen, maar hij is omgevallen vooraleer de tijd om was.

Bekijk de constructies van jezelf en van de anderen. Bespreek en beantwoord de vragen.

Welke moeilijkheden ondervond je bij het opbouwen van de toren? Noteer.

Wat kun je zeggen over de verbindingen die je gebruikte? Vergelijk ook met de andere constructies. Noteer.

Wat merk je op bij de stabiele constructies? Noteer hier een aantal kenmerken.

Markeer wat juist is.

Hoe dikker / langer de verbindingen, hoe steviger de structuur.

Lange verbindingen met dwarsverbindingen verhogen / verlagen de stevigheid van een structuur.

Scherpe / stompe driehoeken in de structuur maken het geheel minder stevig.

49

Profielen illustreren mooi hoe men verbindingen maakt in de bouwkunde. Een profiel is een bouwelement met een specifieke dwarsdoorsnede. Dat bouwelement kan vol zijn, zoals een balk of hol, zoals een buis. Daarnaast bestaan er ook open profielen waarvan de dwarsdoorsnede vaak naar een letter wordt genoemd.

De specifieke vorm van een profiel zorgt ervoor dat krachten beter worden opgevangen.

Elk type profiel heeft zijn eigen functie en toepassing. Omdat er bijvoorbeeld geen scherpe randen aan een glijbaan mogen zijn, kiest men daar voor O-profielen. Deze zijn dan wel wat moeilijker om te verbinden. Bij de bouw van een huis gebruikt men dan weer meer L- of H-profielen. Die worden verwerkt in muren of plafonds en zijn ook veel handiger bij het creëren van rechte hoeken.

Hieronder vind je een afbeelding van een heleboel metalen profielen.

Schrijf het cijfer van het aangeduide profiel bij de juiste naam.

1

4

2

5

3

rechthoekig profiel of koker

H-profiel of I-profiel

O-profiel of buis

L-profiel of hoekprofiel

U-profiel

50

3 Kracht versus constructie In het stuk Natuur van deze module leerde je al over de verschillende soorten krachten.

De krachten die op constructies inwerken, kunnen we in twee groepen verdelen.

Enerzijds zijn er de statische krachten die constant blijven, zoals de druk van het gebouw zelf die op de materialen weegt, of de zwaartekracht.

Anderzijds zijn er de veranderende krachten, ook wel dynamische krachten genoemd.

Voorbeelden daarvan zijn windkracht, vrieskou of hitte, trillingen van auto’s …

Naast de constante zwaartekracht krijgen hoge constructies voornamelijk drukkrachten, trekkrachten en buigkrachten te verduren. Drukkracht en trekkracht ken je al uit het deel Natuur.

Een gelijktijdige inwerking van deze twee krachten noemen we buigkracht.

Noteer het soort kracht onder de juiste afbeelding.

1

2

3

Hier zie je een afbeelding van een eenvoudige brug. Bespreek welke krachten hier aan het werk zijn wanneer de vrachtwagen erover rijdt.

In tegenstelling tot wat je misschien zou denken is een zekere flexibiliteit of buiging van materialen bij constructies vaak noodzakelijk. De stijfheid van een materiaal mag dus niet te hoog zijn. Anderzijds mag het ook niet te laag zijn, want dan gaat het geheel te veel doorhangen.

51

Hieronder zie je een afbeelding van hoe men op een bijzondere manier buigkrachten bij hoge constructies weet op te vangen.

Welke elementen zorgen er samen voor dat dit gebouw bij aardbevingen of felle wind overeind blijft? Kruis aan.

een grote massa

dempers

een rechthoekige structuur

scherpe driehoeken

een brede basis

veren

WIST-JE-DAT

De bol van Taipei 101 De Taipei 101 is een wolkenkrabber die zich in de gelijknamige Taiwanese hoofdstad bevindt. Met zijn 509 meter was de toren van 2003 tot 2007 het hoogste gebouw ter wereld, tot de Burj Khalifa hem overtrof. In juli 1998 trof een zware aardbeving Taipei, maar het gebouw hield stand. Hoog in het gebouw hangt een stalen bol met een diameter van 5,5 meter en een gewicht van maar liefst 660 ton! Deze bol vangt trillingen op met behulp van schokdempers die via stalen kabels aan de verdiepingen vasthangen.

© SOMEFORMOFHUMAN - CC BY-SA 4.0

52

Ken je nog andere voorbeelden uit het dagelijks leven waar een gelijkaardige, schokdempende methode wordt toegepast? Noteer ze hier.

Op de volgende twee afbeeldingen zie je hoe de constructies het hebben begeven onder bepaalde krachten.

Noteer onder elke afbeelding drie manieren waarop men deze rampen had kunnen vermijden. Gebruik al je kennis uit het deel Techniek.

1 2 3

53

1 2 3

Behalve constructiefouten zijn er natuurlijk nog andere elementen die een rol kunnen spelen wanneer een constructie faalt.

Bekijk het filmpje en bespreek.

Drukkracht, trekkracht en buigkracht (een combinatie van druk- en trekkracht) zijn de belangrijkste krachten waaraan gebouwen onderhevig zijn. Een zekere mate van doorbuiging van materiaal is noodzakelijk, vooral wanneer een constructie aan sterke krachten wordt blootgesteld.

Een speciale, maar effectieve manier om krachten op te vangen bij hoge gebouwen, is het gebruik van een grote massa, dempers en veren.

54

ISAAC-actie

Een woelige wereldbol

De triltafeltest

55

Leonardo’s brug

Constructie-inspectie

STUDIEWIJZER

NATUUR Ik kan de betekenis van de begrippen kracht, effect, drukkracht, trekkracht, wrijvingskracht en zwaartekracht uitleggen en er voorbeelden van geven.

Ik kan vervorming of verandering van snelheid als effecten van krachten herkennen.

Ik weet dat de grootheid van kracht in F en de eenheid in N (newton) wordt uitgedrukt.

Ik kan het aangrijpingspunt, de richting, zin en grootte van een kracht aanduiden op of afleiden uit een vectormodel.

Ik kan het verband tussen het zwaartepunt en stabiliteit uitleggen.

Ik kan de faseovergangen van stoffen herkennen en benoemen.

RUIMTE Ik kan de oorzaken en gevolgen van aardbevingen, orkanen, vulkaanuitbarstingen, tornado’s en natuurbranden uitleggen.

Ik kan de evenaar, de nulmeridiaan, de vier halfronden, de Grote Oceaan en de Atlantische Oceaan, de Andes, de Rocky Mountains en de Himalaya situeren op een wereldkaart.

Ik kan de opbouw van de aarde voorstellen in een schema en deze elementen benoemen: binnenkern, buitenkern, mantel, aardkorst, asthenosfeer en lithosfeer.

Ik kan deze begrippen uitleggen: seismograaf, epicentrum, hypocentrum, de schaal van Richter, platentektoniek, divergente platen, transforme platen, convergente platen, tsnunami, eruptie, magma en lava.

Ik weet hoe een stratovulkaan, spleetvulkaan, schildvulkaan en calderavulkaan er uit zien en ken het verschil tussen de vier soorten.

Ik begrijp de woorden cumulonimbus, tropische cycloon, hurricane en tyfoon in een context.

TECHNIEK Ik ken de begrippen stabiliteit, sterkte en stijfheid en kan ze uitleggen als het over constructies gaat.

Ik begrijp hoe de basis van een constructie kan worden aangepast om de stabiliteit te vergroten.

Ik kan een aantal bouwmaterialen herkennen die vaak gebruikt worden bij constructies.

Ik kan het belang van profielvormen en verbindingen uitleggen.

Ik kan de begrippen statische kracht, dynamische kracht, drukkracht, trekkracht en buigkracht uitleggen.

COLOFON Auteurs Solange Goossens, Joke Lippens, Diederik Maebe, Tine Simoens, Kris Verbouw Illustrators Lieven Vandenberghe, Martijn van der Voo Met advies van Julie Deweirdt, Pieter Gurdebeke Herdruk 2020/1240 Bestelnummer 90 8080 242 ISBN 978 90 4863 873 4 KB D/2020/0147/233 NUR 126/136 Verantwoordelijke uitgever die Keure, Kleine Pathoekeweg 3, 8000 Brugge RPR 0405 108 325 - © die Keure, Brugge Die Keure wil het milieu beschermen. Daarom kiezen wij bewust voor papier dat afkomstig is uit verantwoord beheerde bossen.

Deze uitgave is dan ook gedrukt op papier dat het FSC®-label draagt.

Dat is het keurmerk van de Forest Stewardship Council®.