Tijdschrift
Didactiek
Natuurwetenschappen
2
f1984^
nr.2
ÜZ.
Authentieke drijfveren i n de ontwij^elingsgeschiedenis de natuurkunde:
V a n
de betekenis voor onderwijs anno 1984
J.M.Beltman
Afdeling
Didactiek
Natuurkunde,
K.U.-Nijmegen
Samenvatting
De wetten, producten
vaardigheden,
etc.
van een historisch
naar antwoorden op vragen die te onderwijzen daarbij
uit
beheersing
Een proces
waarbij
hen fascineerden.
via een soortgelijk
de inzet,
de eindexamenprogramma'e
proces.
proces;
zijn
gingen
De idee wordt geopperd
fysica
authentieke
van een stukje
natuurkunde
mensen op zoek
fysica
uit
vragen van leerlingen het schoolprogramma
zijn 'n
resultaat. Dit
idee
historie
wordt uitgewerkt
voert
tot
van los door de ruimte uit
(lucht)
Sewtons dynamica is Eenzelfde
eeuwers,
als
soort
voor het dynamica onderwijs.
de vaststelling
dat verwondering
bewegende objecten
verwondering
lijkt
de authentieke
in de kiem aanwezig bij
vragen van leerlingen
gemaakt worden van dynamica onderwijs Via een ruwe schets
van de zijn
bron vormt
waar-
voortgekomen.
het gaat om man-made en levende
Kunnen authentieke
Een verkenning
over het auto-mobile
vele
twintigste
auto-móbilen. m.b.t.
zulke
auto-mobilen
tot
inzet
?
voor dergelijk
onderwijs
wordt een voorlopig
antwoord
gegeven. 1.
Inleiding
Z o ik ooit te stichten
al aan de toekomst dacht,
ze gestimuleerd waar men niet steld
dan droomde ik ervan eens een
waar jonge mensen konden leren werden problemen hoefde
te luisteren
had, waar men niet
studeerde
te opperen
zonder
zich
te vervelen,
en te bediscussiëren.
school waar Een
school
naar antwoorden op vragen die men nooit om examens te
halen. Karl
Popper
ge-
88
Authentieke De
Het
fysica
heeft
pragmatische
ductieproces uit.
Het
zoeken In De
het
stemt
in
de de
wereld,
in
der
komen
Ik
ga
de
school
i.p.v.
de
uit
dan
het
Op
het
eerste
met
de
tot
de
antwoorden
op
Bestudeer
de
Onderzoek
met
Onderzoek
uit
Te
de
of
name te met
zijn
de
Toch
is
maken
van
Immers, het
de
er
die
hen
een
het ook
van
is
niet
samenleving authentieke
die
vragen
de
fysica
vragen
binnen
van
meer
dat
van
zich
be-
verwonop
de
gezicht
de
fysica
mensen
over
op
plaats
het
z'n
passender
leerlingen
reden
de
idee
natuurkunde het
van
geheel een
te
niet
natuurkunde
te
tot
proces
de
is
is
om
inzet
te
niet
wetten,
i s ,
vragen
direct
mensen
via
de
name
op
rand-
niet van
naar
vaardigheden,
suggereert
onderwijzen
met
met
om a u t h e n t i e k e
waarbij
Dit
verdragen
onderwijs,
onderwijs
van
fascineerden.
authentieke
van
te
te
hebben aan
op
van
zoek
e
opperen,
de
etc.
zoek
uit
gingen
een
weg
het
bedrijven
waarlangs van
natuurkunde. die
gaan
mensen
naar
drijfveren op
te
ertoe
aanzetten
om
be-
antwoorden. l e e r l i n g e n anno
lossen
en
zodoende
1984
de
te
natuurkunde
leren.
medewerkers bovenstaand
en
studenten
programma
ontwikkelingsgeschiedenis die
citaat).
de
drijfveren
soortgelijke
drijfveren (zie
fysica.
het
geformuleerd,
huidige
behulp
K.U.N.
dat
de
verheven.tot
gezicht
antwoorden
verschuiving
het
product
om p r o b l e m e n
gras
droomde
zo'n
aan
en
te
geleerd
van
zijn
orde
authentieke
formuleren
de
authentieke
beeld
wijze:
en
van
de
gezicht
schoolprogramma's
van
ons
Popper
l i j k t
schoolprogramna's
hooi
tuurkunde
fysica,
De
proanders
mensen
onze
komt
authentieke
Preciezer
ontwikkelingsgeschiedenis
vragen
stimuleren
aan
binnen
Daarentegen
op
het
heel
generaties
gebruikt
pragmatische
visie
in
er
onderwijs.
vragen de
authentieke
-
paalde
op
is
het
ziet
authentiek.
vragen.
pragmatische
fysicus
drijfveren
ander
factor
gezicht
opeenvolgende
scholen.
zodanig
zijn
eisen.
uit
-
-
gezicht gesteld
te
van
authentieke
de
verwijzen.
natuurkunde
fysica
het
het de
'n
essentiële
cosmologische
die
onze
pragmatisch, een
waarbij
geproduceerd
als
van
schoolprogramma's
naar
in
van
dominante
pragmatische.
inzet
prullenmand te
de
is
authentieke
domineert etc.)
met
bod
natuurkunde
die
Het
dominantie
zijn
dat
het
eindexamen
leerlingen
de
aan
technieken
van
aanzien
productiefactor.
nauwelijks
maken
voorwaarden
Deze
tijden
ervan
ervan
authentieke,
rekenen,
als
fysica weinig loop
op
overeen
natuurwetenschappen van
het
samenleving.
onderwijs
(meten,
leerdoel.
het
Eén
ontwikkelingsproces
natuurkunde
langrijkste derlijk;
een
heeft
onze
antwoorden
technieken
gezichten.
gezicht
binnen
toont
naar
vele
te '
benutten
van
zijn
aan
de
gewerkt. de
lerarenopleiding
De
resultaten
natuurkunde
ten- behoeve
van
een
goudmijn
onderwijs
na-
hebben vormt
waarvan
Belten De
§2
m
bedoeling
van d i t a r t i k e l
prograoma,
voor
zijden
wordt
een uitgewerkte
dynamica de
niet
onderwijs
zover
i s een indruk
staand
het dynamica
aangeboden.
laboratoriumfase;
bericht
2.
betreffende
Een paar Isaac
vragen
Newton
MATHEMATICA alsvolgt Wet
(1687)
drie
i s onmogelijk
omdat
laboratorium
wel
getoetste
ons werk te
aan
boven-
Op d e v o l g e n d e
blad-
opzet
voor
nog verkeert
verstaan.
Het
gaat
in hier
laboratorium.
dynamica
onderwijs
formuleert
fundamentele
in zijn
LEGES
PHILOSOPHIAE
MOTUS
MATURALIS
(bewegingswetten).
PRINCIPIA
Ze
luiden
(1):
I.
Ieder
lichaam
volhardt
ging,
behalve
voor
dien
toestand
Wet
II.
te
in den toestand
zoover
het door
van den impuls
langs
volgens
Wet
de
lijn,
van rust
of
de inwerking
rechtlijnige
van krachten
eenparige gedwongen
bewe-
wordt,
wijzigen.
De verandering
Aan
Dat
u i t dat
(1642-1727)
van ons werk
betreft.
en a a n de s c h o o l p r a k t i j k
het didactische
om e e n t u s s e n t i j d s
te geven
onderwijs
welke
is
evenredig
de kracht
met de werkende kracht,
en
geschiedt
werkt.
III een werking
kingen
is
altijd
een
van twee lichamen
terugwerking
op elkaar
zijn
tegengesteld
altijd
en gelijk:
even groot
of
de wer-
en hebben
tegengestelde
richting.
Nu,
bijna
300 j a a r
examenprogramma Er
zullen
weinig
zijn
d i e deze
Deze
leges
te melden
zijn^de
mensen
u i t een bepaalde
hele
problemen
probleem.
stoet
omtrent
drie
over
weest
onderdeel
15-jarigen
mensen
een
wetten
zoveel
boeiends
bepaald
deze
d i e hen i n t r i g e r e n .
Niettemin
een
zijn
H A V O e n VWO.
niet
den op vragen
later,
voor
d i e hen uitermate t i j d
Het
complex
van
hierbij
motus
hebben
waarin
ze
problemen.
antwoorgezicht
ging
het niet
van
om e n k e l e
g e ï n t e r e s s e e r d waren
om e e n 2 0 0 0 - j a r i g
u i t verschillende
a l s
op h e t e e r s t e
u i t h e t nadenken
Daarbij
die toevallig
ervaren
eind-
leven.
voortgekomen
boeiden.
en c u l t u u r ,
ging
van onderzoekers
met eenzelfde
de w e r e l d
bewegingswetten
leges
motus
van het natuurkunde
tijden
evolutieproces en culturen
in
waarin
bezig
i s ge-
Authentieke
90 Wat over
voor die
veren het
complex
anno
soort
1984
de
volgende
3.
Verwondering
De
werkzaam te
over
was
de
dat
? Wat
drijfveren
? Zijn
ze
te
wordt
gepoogd
auto-mobilen:
de
bezielde
achter
benutten
r e a l i s e r e n waarvan
paragrafen
oorspronkelijke
schappen ringen
er
Popper
hun
mensen
om n a
arbeid
? Zijn
om b i j
droomde
antwoorden
auUaiicieke
Stel, van van 20
het
te
de
drie
te
denken
deze
d r i j f -
bewegingswetten
?
geven
bron
op
deze
waaruit
vragen.
Newtons
dynamica
ringen
verandering
Als
het
maan
van
deze
dat
vele
de
drie
be-
mensengemeende
verande-
en
ziet
om na
iets te
het
stellen,
van
de
volgende
mens
ontwaren
mechanisme. met
ons
kunt
de
aller
hand
in
vraag
wie
of
stoel
zo'n wat
of
vinden
mens de
als
wat
de
velerlei
een
bewoog;
niet
van
Dijkster-
zich fascina-
stoel
op
te
in
een
beweegt zal
één
hoogte de
stoel
u niet
direct
of
ontdekken
ver-
indirect
i s ,
b l i j f t
bewoog.
veranderingen
veranderen
bewegende
Immers,
Een
stoel
gebeurtenis
stoel
Hemellichamen
verbijsteren. i s ,
die
Indien
huiskamer,
Net
Deze
de
de
aangekomen
vloer.
wie
hebben.
verkleuren. te
de
zin
staan
oorspronkelijke
gebeuren.
Daar
s t i l s t a n d op
de
voelen.
kamerhoek.
tot
(in laat
stoel,
van
hebben
intrigerende
plaats
plaats, deze
vraag
veroorzaakt/bewerkt/bestuurt
verande-
kan
dan
zonder
planten
opkomen.
dergelijke
?
is
wie
één of
van
wat
achter
zijn
motor
bediscussiëren
de
vele
soorten
verandering;
bestuurt/veroorzaakt/bewerkt
sterren;
geweest
Newton
mogelijk
wereldbeeld
spontaan
tegenoverliggende
e e n mens
en
deze-vraag
beweegt
vermogen
niet
die
bestuurt/veroorzaakt/bewerkt
Vervolgens
de
bladeren
vraag:
motor
20
u een
daar
geweest
cm o m h o o g .
komt
wereld,
Beweging
zon,
de
licht
huiskamer
achter
veranderingen
De
een
beweegt
en
evolutieproces
vraag
gemechaniseerd
het
mens-gestuurd
het
een
is
indien
groeien,
met
de
cm n a a r
de
wat
van
20
mensen
of
Toch
hoeken
In
Wie
een
?
maken.
verbijsterd
dat
2000-jarige is
niet
u betreedt
een
het
zullen
de
wonderen via
beziggehouden:
probleem
cm o m l a a g
achter
voortbracht,
grootgebracht
over
van
motor
Newton
de w e r e l d
1950),
druk
tie
van
heeft
in
Mensen, huis,
Is
nog
waren
voortgekomen
wegingswetten
u
problemen
? Wat
onderwijs
In
is
van
problemen
drijfveren
opstijgen het
van
2000-jarige
rook,
vallen
verandering
beweging van
evolutieproces
steen; waaruit
(op-
van en
e t c ) , de
plaats. ondergaan is
de
van
primaire
bewegingswetten
voortgekomen.
in
staat
van
om e e n
problemen
15-jarige op
zo'n
uit
wijze
1984 dat
te
bewegen
uiteindelijk
tot de
het
opperen
en
bewegingswetten
Beltman van
Newton
het
goed De
a l s antwoorden
gedachten
verandering
die Aristoteles
van p l a a t s
evolutieproces. Aristoteles vereist: iets
gend
lichaam)
steeds Eén
zo
geworpen
een l o s door aan onze motor.
eenvoudig
Aristoteles getrokken:
gaande
op t e
inzake
deze
Dijksterhuis
dringen
zich
kwesties
op.
ook l e v e n l o z e
enkele
tegenhanger
bewegen
wordt
(zich
aotio
bewe-
in
e e n motor
moet
van de motor.
B i j
levensbeginsel i s ,
zich
a s e , uit
i s de k w e s t i e
zeer
vormen
eigen
echter
niet
dat zich
bewerkt
nog
Hier
hem w e r k e n .
:
s n e l h e i d van het voortgetrokken
:
maat
of
geduwd
voortgeduwd bestaat
of
of
heeft
van Newton
i n hedendaagse
getrokken
van
andere, con-
object wordt
voort-
natuurlijk
Aristoteles
bewegingswet
voorgeduwde
sponof
d e motor
expliciete stellingen geformuleerd,
u i t
is
Immers,
versnellen ?
lichamen d i e worden
van de tweede
p i j l )
(van binnen
bewegingen
waarom
hun beweging
opstijgen-
aan t e w i j z e n .
is er niets
categorie
in water.
steen;
voortgeschoten
verbonden
Voorbeeld:
stellingen alsvolgt
waarmee
(vallende
richting
lichaam
men z i e t
K
de k r a c h t
staan;
die het
lichamen
b i j deze
vallende
v
voor
(ziel),
lichamen)
levenloos
op een w e g , een s c h i p
deze
(motor)
zijn.
o m d e motor conjunctus
d e motor conjunctus;
drukt
contact
wat van het
verkeert
i n h e t mobile
uitgesloten;
a l s de met h e t o b j e c t
lichamen al
bewegingen
Aristotelische
hetzij
wezens
levenloze
bewegend
lossen
beschouwt
e e n wagen
is
1950):
i n beweging
i s het opsporen
in willekeurige
eenvoudig
opdringt
dat levenloze
wat
verbonden)
(levenloze
wie of
{motus) e e n b e w e g e r
a l s ondenkbaar
d e anima
over
aan het begin
(Dijksterhuis,
(alles
d i e motor
b i j Aristoteles
steen;
niet
Daarnaast
beantwoorden
lossen.
de l u c h t
geest
te
maakte
staan
in onmiddellijk
moeilijk:
inanimata
op t e
Aristoteles
probleem
op neer
(met h e t m o b i l e
de l u c h t bewegende
omhoog
bij
junctus
wordt
vraag
Chr.) zich
beweging
movetur
daarmee
op afstand)
eenvoudig
voor
niet
hetzij
d e corpora
l o s door
bulten)
hier
En w e l moet
i s dat niet
het
taan
v.
h e t b e w e g i n g s p r i n c i p e ; de l e v e n d e
Voor
rook;
komen
ab alio
kernkwesties
wezens
? Om d e z e
bekijken.
(384-322
u i t dat iedere
bewogen).
huizen,
van de
tevens
Bij de
anders
(werking
kracht. a l t i j d
gedachten ervan
e e n motor conjunctus
levende is
Zijn gaat
komen te
veroorzaakt/bewerkt/bestuurt,
ornne quod movetur
door
distans
tevoorschijn
het evolutieproces wat nader
wiskunde
geen aan-
d i e de (F=m.a). taal:
92
Authentieke
W
:
maat
voor
het geheel
Aristoteles dium f
:
waarover
bewegingen'van
in
twee
Klasse
A:
Los
door
een Klasse
B:
z i j n
l i j k
2000
de
en worp
Deze
ging
i s
u i t
het
bewerkt
beweegt,
levenloze
beschouwt,
lichamen
i s
voortgetrokken
levenloze
u i t
het
(vallende
aanwijzen
v a n d e MOTOR klasse
A,
zijn
te
steen;
v a n d e MOTOR
nadenken i s
over
val
niet
zo
lichamen
CONJUNCTUS
dus val
beziggehouden.
trokken
roepen
v e r d e -
omhoog
CONJUNCTUS
en worp
te
beantwoorden lucht
dat
geweest
van Newton
d i e de g e i s
voorname-
1924).
Dat
j u i s t
verwonderlijk:
de
conjunctus
e t c ) .
probleem.
(Dijksterhuis,
de m o e i l i j k s t
de m o t o r
(kar; schip; geen
en worp,
De d y n a m i c a
b i j een l o s door
ruimte
bewogen
moeilijk
te
nemen
werkt
vragen
bewegend
levenloze
bewegend
D.w.z.
op
(wie of wat
levenloos
lichamen
levenloos
al
i s
lichaam;
vallende
hun
i s
te worden,
achteraf
hindernis:
onderwijs
de
lichaam fascineert
dat het, werkelijk dus u i t
bewe-
en worp
b e g r i j p e l i j k .
gravitatie
nml. vanuit
de
a l s zoektocht
of
schijnbaar,
doordat
door
de
wereld
zichzelf.
w a s om v i a d e w e g v a n v a l
op a f s t a n d ;
man-made
(lucht)
i s .
onderkennen,
Dynamica
De
de
zonder
zo te
moeilijk
van
waarbij d i e h e t me-
versnellen; e t c . )
beweegt,
4.
d i t
conjunctus
l o s door
welke
bewegende
hebben
de a a n d a c h t
een auto-mobile
wetten
of
lang
Een
bij
bemoeilijken,
en de weerstand
lichamen d i e A r i s t o t e l e s
het aanwijzen
het
Dat
het object
e t c ) . Hierbij
de bewegingen
bewegingen
motor
waarom
lucht
steen;
jaar
voortgekomen
de
-
d i e de beweging
van het o b j e c t
probleen.
vooral
moederen
-
waarin
levenloze
Voortgeduwde Hierbij
val
of
invloeden logheid
klassen:
geworpen
Het
van
a a n de
evenredigheidsconstante
De len
biedt
denkt
drijfveren
de
Immers,
a l s motor
fundamentele deze
bewegings-
weg v o e r t
over
van o n v e r a n d e r l i j k e
een
sterkte
aarde.
naar
de o o r z a a k
van h e t
voortbeweegeffect
auto-mobile.
voornaamste
drijfveer
achter
de e v o l u t i e
die leidde
tot
de
bewegingswetten
Newton was de
verwondering
door
de
lucht
opgeroepen
bewegende
door
het auto-mobile
voorwerpen
(vallende
of
z i j n
van l o s
weggeworpen
voorwerpen). Is meest door
deze reële
authentieke antwoord.
een l o s door
de
verwondering Immers,
lucht
weinig
vliegende
anno
1984 nog a a n w e z i g
?
'Nee'
l i j k t
mens=i'. z u l l e n
nu nog g e f a s c i n e e r d
steen.
er
Wel
is
b i j
twintigste
het
worden
eeuwers
een
Beltman
93
fascinatie
aan
auto-mobile door
man-made
richting water-,
b i j
Eenzelfde
De
-
Zijn
-
Wat
voor
-
Hoe
kan
-
Welke
leven
Als
dat
nu
de en
klas
op
tot
door
mensen
zichzelf
uitgaat
fascinatie
gemaakte
kunnen
van
het
opgeroepen
voortbeweegin-
voortbewegen:
land-,
waar
het
gaat
een
levend
om l e v e n d e
auto-mobilen:
micro-organismen.
auto-mobile
niet
als
Immers,
in
essentieel
te
maken
moeten
v i j f
vragen
vragen van
vragen
op
van
leerlingen m.b.t.
dynamica
te
onderwijs.
worden
roepen
Om
man-made
te
kunnen
beantwoord:
m.b.t.
auto-mobilen
?
? verlopen
kunnen
nieuw
n.a.v.
zulke
tevoorschijn
verworven
onderzoeksresultaten de
volgende
vragen
komen
inzichten
waar
is
op
te
dat
water
van
in
veel dan
roepen
video)
voor
De
in
?
?
Kunnen
omtrent
de
varende
goede
diensten
bewijzen.
beeld
oproepen
van
de
ze
door
15-jarigen
de w e r e l d w a a r i n
met
aanwezige,
meer
of
een
Als
het
gaat
vraag.
Dat
Is
de
grote
het
water
die
meso ook
we
materiaal
d i e worden
minder
en macro
een
ze
tot
een
kan
door
een
in
de
lucht
etc.
(film, scherende
vissen, kunnen
docent
een
of
zichzelf
interessen bij
is
achter
er de
en
micro,
registraties
en wendende
voort-
daarbij
bepaald
bewegen. leerlingen de
uitgeAldus voor
cosmos
mobilen.
één
?
authentieke
auto-mobilen
voortbewegende
was
man-made
b e l a n g s t e l l i n g voor
auto-mobilen
drijfveer
door
Newton
beantwoorden.
3-dimensionaal, oneindig
bewogen
diepgaande
van
te
l e e r l i n g e n een
vrij
glijdende
leven:
uitgroeien
de
worden
om b i j
ruimtevoertuigen,
v e r s c h e i d e n h e i d van
om m i c r o , vraag
zijn
vragen
v e r s c h e i d e n h e i d aan
dergelijk
mobilen
bewegingswetten
voorgaande
beschikbare prachtige
luchtschepen,
M.b.v.
drie
micro-organismen,
cosmos w a a r i n
bevolkt
van
grote
door
specifieke auto-mobilen
toneel
mogelijk
manoeuvrerende
hovercrafts,
de
gepoogd
g e f a s c i n e e r d kunnen
het
overvloed
ijlende
reeds
wordt
mensen
moet
schijnbaar moeiteloos
toneel,
samen met
paragraaf
vogels,
als
een
uit
welke de
auto-mobile.
inzet i s ,
dat
als
cosmos.
de
is
om a u t h e n t i e k e
onderzoek
auto-mobilen,
interesse
enkele
die
Dat
manoeuvrerende
wordt
authentieke
zijn
meso en macro
strekt
aan
aanwezig
man-made
mogelijk
15-jarigen
de
is
steen.
?
het
levende
een zich
gewaardeerd
Vallen
kan
is
vissen,
onderzoeksresultaten
worden
deze
als
vragen in
die
daardoor
fascinatie
auto-mobilen
bij
gelijk
geworpen
mobilen
en
zwemmende
dringt
of
wezen
ruimtevoertuigen.
soort
ervaren idee
levende
In
dragen
en
in
omhoog
auto-mobilen;
vogels,
beoordelen
-
die
een
gemechaniseerd werelddeel
anders
en
wijzen van
zich
lucht-
vliegende een
te
zijn
allesomvattende
2000-jarige
evolutie
91
Authentieke
van
de
dat
wat
dynamica: de
Hoewel mobilen
vraag
de
cosmos,
gepaard
gaat
voortbeweegeffect.
Wat
aanwezig
een
bracht is
en
dat
Hoe
i s ;
of
er
kan worden.
initieert
ze
tot
doch
kan,
in
r i c h t e n op
van vele
Ik
is
voor
niet
een
b i j
het
in
de
Aristotelische
zijn
door
de
grote
vanzelfsprekend
vraagstuk
van
de
die
belangstelling tot
uit
b i j
vele
kan worden
steeds
meer
onderzoek
het
aan
auto-mobilen
de
representatieve
f i g .
Voor
of
deze
gebracht
motor
in
in
een
van
(opgevat
? Voor
selectie
onderzoek
een
zin:
de
de uit
klas
van
een
onderzoek
als
de
ligt
de
kiem dat
ge-
aanwezig
de
docent
wordt.
oorzaak
grote
biedt
het potentie
ontwikkeling
leerlingen
hand
auto-
belang-
belangstelling in
leerlingen zulk
onderzoek
verlopen
tevens
u i t e i n d e l i j k e oorzaak
waaruit dat
is
verscheidenheid aan daarmee
is
ervan
verband,
dat
kiem
kleine,
(zie
opgevat
dit
voortbeweeginrichtingen. mogelijkheden
Motor
in
ga
klas,
motor.
telt
ontwikkeling
de
de
kunnen
het
gaandeweg
voortbeweegeffect) te
naar
veroorzaakt.
leerlingen geboeid
in
stelling
de
voortbeweging
drijfveren
van
om h e t
het onderzoek
verscheidenheid volgende
selectie
I): Fig.la
Model vaartuig met waterpropeller-voortbeweeginrichting:
Fig.lc
Model vaartuig met wateretraal-voortbeweeginrichting
95
Beltman -
Als
mobilen:
Model
watervaartuigen
tingen
van
hout
en
(bijvoorbeeld
van
tempex)
in
massieve
e e n model
schepen rivier
in
diverse
(watertrog
vormen
van
±
en
2
afme-
meter
lengte). -
Als .
voortbeweeginrichtingen
waarmee
waterpropeller
(electrisch
.
luchtpropeller
zoals
.
waterstraalmotor
bij
(met
de
vaartuigen
worden
uitgerust:
aangedreven)
hovercraft
water
gevuld
(electrisch blikje
aangedreven)
waaruit
door
een
gaatje
water
stroomt). Juist
watervaartuigen
zijn
geschikt
voor
onderzoek
in
de
klas
om d e
volgende
redenen: -
Bijna
alle
beweging
denkbare
indien
-
Problemen
-
Bewegingsanalyses langzame
Hoe
kan
is
van 'n
ring -
-
vaarten
van
het
draaiende werkende
Bij
van
(én
de
de
oorzaak
deze
oorzaken
zo'n
a c t i v i t e i t
afduwdenkbeeld
waterpropeller
een
van
gezette
luchtpropeller:
de
zijn
voort-
afwezig. stopwatch
doordat
zijn. het
voortbeweegeffect
worden
a c t i v i t e i t
bij
waarbij
g e ï n v e n t a r i s e e r d en bijvoorbeeld
zetten
materie
lucht
de
de
denkbeel-
gepreciseerd,
volgende
precise-
in
beweging.
achterwaarts.
water
achterwaarts.
stuwt
water
achterwaarts.
duwt
tegen
stilstaande
materie
veroorzaken
handbediende
? Een
kan
ook,
voortkomen:
stuwt
waterstraalmotor
zwak
watervaartuig.
vaarweg
reproduceerbaar)
naar
Uit
hoe
model
m.b.v.
luchtpropeller blaast
beweging
een
maken
voortbeweeginrichtingen
Een
(tempex)
voortbeweeginrichtingen
start.
draaiende
in
van
een
uitvoerbaar
mogelijk
bekende
Een
De
zijn
l e e r l i n g e n omtrent
mogelijke
op
waterpas
verlopen
selectie
Genoemde Een
het
onderzoek
genoemde den
met
voortbeweeginrichtingen,
geplaatst
achterwaarts
geblazen
materie.
lucht
duwt
tegen
stilstaande
lucht. Bij
een w a t e r p r o p e l l e r :
het
achterwaarts
gestuwde
water
duwt
tegen
stilstaand
water. Bij
een
waterstraalmotor:
rivierwater
wanneer
het
het
achterwaarts
daarmee
in
contact
uitstromende komt
na
een
water korte
duwt reis
tegen door
het
de
lucht. -
De een
stromende stok
materie
die
een
Voortbeweging stilstaande
is
die
schipper het
materie;
duwt
gevolg net
tegen
duwt
als
stilstaande
tegen
een
muur.
het
duwen
van
van bij
s c h i p p e r en
de
materie
wordt
stromende
stok.
Er
is
geassocieerd
materie
dus
sprake
tegen van
met
de afduwen.
Authentieke
96 Het
bijzondere
'muur' van
van
water
wijkt
Een nen
of
onder
-
Wat
een
idee
-
bezit
het
denkbeelden van
voor
de
'aanzuigen' waarin
naar
in
geding.
het
stoktheorie bezit,
velen
steviger
wanneer
als
de
een
bij
bijgevolg
A op
een
heeft zijn
Het
een
de
punt. muur
van
'stok'
evenals
Immers, van
een
water
of
bovengenoemde
De
de
stok lucht
m.b.v.
waartegen
lucht
dat
straal
minste
resultaat invloed
duwt (zie op. op
de
te
een
te
gaan
naar
zou
kun-
van
de
toetsen: m.b.v.
het
rook.
draaivlak
'buis'
van
De
(het
tamelijk
grote
voortstroomt.
naar
achteren,
van
de
water-
mogelijk
een
werkt
experiment
verbijsterend
is
een
stok
denkt
beter
de
stromen
snelheid
zo'n
Daarom
na
toetsing
s t a r t a c t i v i t e i t .
is
stokfunctie
veronderstelt
ter
stoktheorie
propeller
inderdaad
voortbeweegeffect
om d e
te
de
het
experimenten
toe
dus
de
uit
aanzienlijke
volgende
van
b l i j k t
langere.
niet
oorzaak
lucht
Achter
afduwen
'muur'
geplaatst.
aanhanger
hand)
terwijl
met
waterstraal-voortbeweeginrichting
rie
problematisch
doet
denken.
aanhanger zodat
de
uitvoeren
experimenten
met
blaast
daarmee
wordt
een
voortgekomen
op).
lucht
als
dus
voortbeweeginrichtingen is
stevigheid,
en
propeller
lengte
stok
Oit
geen
zulke
komt
de
luchtpropeller
vigheid
i s .
bedenken
grotere
Een
genoemde
luchtpropeller precies
vlak
lengte
bij
lucht
onderzoeksronde
voorbeelden
lucht
Een
lucht
uit
gepreciseerde Enkele
dat of
duwen.
eerste
bestaan
is
water
drijfveren
of
de
straal
dichter fig.2) Het
bij
levert
plaatsen
stand
van
over
de
Nu
is
aanhanger
ste-
kortere dat
een
ingekort,
uitstroomopening
voor van
veel
komt
enige
een
wórdt de
een
lucht
luchtstok
i s .
stoktheorie
als
maar
stromende
een
een
stoktheo-
'muur'
(b.v.
waterstraalmotor
en
sterkte.
Fig.2
Opstelling voor experimenten aan waterstraalmotor. 1.
3
z
waterstraalmotor (draaibaar opgehangen PVCbuis met uitstroomopening)
31
Beltman -
Een
stoktheorie
bij
duwen.
aanhanger
Daarom d e n k t
veronderstelt
een
beweeginrichting
beter
staat
luchtmuur.
voor
i.p.v. de
een
dat
stoktheorie
werkt
als Ook
'muur'
aanhanger
achter dit
een
de
dat
draaiende
effect
van
b l i j k t
water
een
of
lucht
wijkt
luchtpropeller-voort-
propeller
n i e t . te
een
stevige
bestaan.
Zie
muur
f i g .
3
opstelling.
Fig.3
Opstelling voor experimenten voortbeweeginriahting.
aan
luchtpropeller-
Plaatsing van 'muur' in luchtstraal heeft geen effect op sterkte van de voortbeweeginrichting (mits 'muur' niet pal achter propeller staat).
Toetsingsexperimenten stoktheorie
en
dan
tot
stand
ronde
kan
wël
tweede
(beschrijvingen -
Het
van
weeginrichting
-
De
materie
Ook
als
effect -
Dit
waartegen uit
de
het
omschreven
dat
de
experimenten
enkel
en
alleen
materie.
Een
leiden
deugen.
aanzetten
zijn
geduwd
wordt,
auto-mobile
tot
Hoe een
volgende laat het
ik
tot
de
komt
conclusie
het
tweede
dat
de
voortbeweegeffect
onderzoeksronde.
inzichten
Zo'n
tevoorschijn
komen
achterwege):
gevolg
van
duwen
voortbeweeginrichting
van duwt
de
voortbe-
zichzelf
af
materie
waartegen
kan m a t e r i e
uit
de
omgeving
zijn
of
materie
zelf. geduwd
wordt
zelf
mobiel
i s ,
treedt
een,afduw-
op. niet
primair
door
de
als
banden
toch
is
tegen
ligt
Dus
kan
aard
mogelijke
beweging alle
broken, -
vraag
dien
z é l f
boven
theorieën niet
materie.
afkomstig -
? Deze van
voortbeweegeffect
tegen
zoals
aanverwante
treedt
mobiele verzet
daaraan
omgeving; tussen
toch
materie, tegen
nog
de
welke
de
mobiele
min
weggeduwde
het
wegduwen
dat
m.a.w.
of
materie
afduweffect los
is
van
waardoor
materie
meer
vast en
de
gehinderd
zit rest
aan
de
van
in
haar.
omgeving.
wordt
Zelfs
de
wereld
zijn
ver-
op.
alle
afduwen
andere tegen
materie zulke
in
de
materie
wereld, mogelijk
biedt i s .
98
. De
oorzaak
voor
van
deze
de
dit
inzicht
volgende
auto-mobile
1
doordat
wordt
het
afduweffect van
een
wijze
derde
tussen het
1
de
de
de
mobile
weggeduwd.
van
duwt
2
tegen
wijze
van
snelheden
duwproces.
ik
de
Het
en
van
oplevert,
ongeacht
of
maakt
niet
welke
keken De
ontdekte of
mobile
tussen Een
de
beide
maat
grootste
voor
de
het
doordat
een
voor
een
Als
beide
zelf.
Namen
onderzoeksronde.
voortbeweeginrichting
mobilen
mobile
2
evenveel ? Wordt
materie
inertie. derde
de
in
verzet
beweging. biedt,
snelheid
die
wonderlijk
is
steed?.
één
mobilen
dat
1
? Of
verhouding
resultaat
en
dezelfde
en
2
berekening
duwen van
krachtig,
de
twee
slechts
waarbij
nij e n
standaard
de
van
Mobile
zodat
is
er
2
een
sprake
bepaald
op
door
de
(beschrijvingen
van
en
vj/v2
zwak,
afhankelijk
verhouding
tijdens
mobilen
Voor
logheid/traagheid
het
'tussen
mogelijkheid
mobile.
minst
in
is n x zo log/traag
de toe
beweging van
na
van
en
het
van
hetzelfde
of
snel
welke
duo
gevonden
afloop
steeds
langzaam
duwde
een
is
om e e n
hand te
maat
l i g t
om
kennen,
geraakt
mobile
zijn
snelheid
dan
alsvolgt
in van
dat
(de
kan
als een standaard
beide mobilen
gebeurde.
geduwd
mobilen
werd.
dat
be-
te
voeren
een
na
een
mobile,
snelheid
worden
heeft).
vastgelegd:
als na afloop
n x zo klein
de
mobilen
afduwproces
kleinste
alsvolgt
voor
twtjetal
van een
is als dat van
mobile. wetmatigheid
m2
de
b l i j k t
logheden/traagheden
zijn
van
te
de
formuleren
mobilen
1
te
en
zijn:
2
t.o.v.
een
mobile.
generaliseren worden
beweegeffect) zo'n
een
logheid/traagheid
bovengenoemde
Na
1
de
is
biedt
van
mobilen
het standaard
balans
VJ/VJ
wetmatigheid
Een mobile
zal
uit
traagheid
uegduuproces
De
mobiele
wordt.
logheid dat
komen
snelheden
wordt
v2
wonderlijke
verhoudingsgetal
zich hand.
dan
levert
Zelfs Het
in de
mobilen
de
achterwege):
getal
het
in
traagheid,
drijfveren
?
duwen,
vj
2,
beide
onderzoeksronde laat
voor
Mobile
Krijgen
zijn
logheid,
aanzet
ligt
verhouding
experimenten
Ongeacht
tegen
gelegen
materie:
bergt
optreedt.
waarop
moet
van
kwestie
duwt
andere
Deze van
verzet
eigenschap
Laatstgenoemd Immers,
Authentieke
van
opgemaakt bij
balans
de
resultaten
van
het
auto-mobilen.
niet
veel
uit
onderzoek Ongeacht
afwijken
van
de
de aan het
derde de
onderzoeksronde,
motor
precieze
vnlcenrle:
(oorzaak verloop
kan
van
van
het
het
de voortonderzoek,
33
Beltman -
Een
auto-mobile
zich
toe
te
manoeuvreert
zich
trekken
naar
een
is
beweegbaar
door
object
de
wereld
(werking
door
over
zich
afstand
af is
te
duwen
hierbij
tegen
niet
of
uit-
gesloten). Zo'n
object
elk
object
Interactie gaat -
om
is
zélf een
tussen mobilen
in
de
door
dus
het
de
zgn.
m^iVj
een
snelheid Deze
logheid
de
=
heden
of
kleinste
niet
zich
een
kracht
werkend
met
en
'hoeveelheid van
proces
een
in
de
cosmos;
in
de
cosmos
(m)
snelheidsverandering. wordt
van
u i t s l u i t e n d en
de m o b i l e n .
snelheidsverandering;
in
interactie
de
drie
drie
van
uw
zijn
wetten
is
De
mobile:
introductie
om d e z e l f d e
enig
het
Het
minst
ander
als
het
Hoe
de
alleen
be-
logste/traagste
logge/trage
mobile,
experimenteel
slaan
(impuls)
en
van
mobile
verandert
zijn
twee
inhoud in
een
de
door
op
de
een
vorm
Oe
brug
introductie van
de
hoeveelheid maat
Inhoud
tussen van
de
deze groot-
interactie'
van
voor
(kracht):
beweging sterkte
verandert
van
de
inter-
tijdstip) voegt
niets
nieuws
onderzoeksresultaten.
andere
verifieerbare
Newton.
'sterkte
interactie;
grootheden
van
van
beweging)
(tempo waarmee
deze
inhoud
te
gieten:
de
toe
Wel
aan
maken
drie
de
ze
experi-
het
moge-.
bewegingswetten
van
(2).
C o n c l u s i e s en Uit
van
verifieerbare
Newton
met
qua
te
(hoeveelheid
actie
menteel
is
bewegingswetten
beweging'
mobile: op
de
t.g.v.
van
beide
verhouden
traagheid
interactieregels
equivalent
impuls
Er
zit
niet.
interactieregels
-
vast
-mgiVg
mobile
universele
volledig
S.
object
fundamentele
ondergaan
veranderingen
ondergaat
Zolang
l i j k
enkel
grootste.
Precies: -
is
interactie
respectievelijke
mobile
geen
beweging.
Twee m o b i l e n
paald
daar
mobile.
de
bestaat
oorzaak
van
3
en 4
wil
een a u t h e n t i e k e ,
dynamica
land-,
kanttekeningen
paragrafen
onderwijs. het
water-
en
Het
ik
de
volgende,
voorlopige
cosmologische vraag is
de
k l a s s i e k e vraag
voortbeweegeffect) luchtdieren;
die
bij
land-,
allerlei
water-,
tot naar
conclusie
inzet de
'motor'
auto-mobilen
lucht-
en
trekken:
gemaakt
in
de
kan
worden
(opgevat
als
cosmos:
ruimtevoertuigen;
hemel-
lichamen. Dynamica
onderwijs
is
in
te
richten
als
een
zoektocht
naar
het
antwoord
op
de
,100
Authentieke
vraag
waardoor
schijnbaar) -
0e
vraag
het
naar
fenomeen
wezig
i s .
den.
Is
lingen
de
dat
worden
uitgewerkt.
-
T.b.v.
hier de
docent
De
de
de
dan
de
4),
een
van
worden.
en
DYNAMICS
keuze
of
naar
authentieke
bij
veel
een
vraag
de
gehele
fascinatie
mensen van
'motor'
in
de
leerlingen
voortdurend
onderneming
krijgt
door
kiem
aan-
wor-
zin
voor
en
leer-
opzet.
naar
een
te
maken,
de
deze
moet
conclusie juist
een
aantal
van
u i t e i n d e l i j k e oorzaak
collectie
kan maken
overgang
artikel van
verband de
het
die
het
experimenten
passend
Een
is
zaken
van
worden
bij
onderzoek
de
naar
voortbeweegeffect,
'universele
krachtconcept
i s .
nader
het
voortbe-
ontwikkeld
gedachtengang
denkbeelden
kan
Ogborn is
zijn
via
'kracht-versnelling'
universele een
universele
hierbij
van
leer-
goede
deze
(1965)
regel
zegt
naar
van
hun
Dit
is
een
kenmerk
een
mysterie is
sterkte
de
voor
Echter,
er
soorten
interacties
dan
brengt
van
mobilen.
een
van ons,
deze Hun
alle
kennis
hierbij
iets
over
Hoewel
blijven
fysica;
het
diverse
de
voor
eenheid
van
APPROACH
diensten
onderwijzen biedt
deze
in
zijn
de
een van
Newton'
nader
uit-
TO
bewijzen. van
t.o.v.
Van
Newtons
een
recht-
resultaat typen
nader
teleurstellend het
van
interactie;
beschreven
op
kunnen
de te
bekend
v e r s c h e i d e n h e i d op
zelfs
te
worden
voorspellen.
in
een
primaire
in
mysterie. processen
sporen.
p s y c h o l o g i s c h e wonde. onderzoek
niets
(gravitatie
interactieprocessen zelf
zijn
resul-
voortbeweegeffect.
interacties
uiteindelijk blijven
experimenteel
bewegingen
goede het
psychologisch gezien
a l l e e n hun w e t m a t i g h e d e n
pleister via
ALTERNATIVE
u i t e i n d e l i j k e oorzaak
alleen
(-^r),
wetten
aanpak.
electrische interactie; etc.)
termen
AN
interactieregel voordelen
interactieprocessen zelf.
interactie,
kan
•*
i n t e r a c t i e s t e r k t e , moet
eindconclusie dat
interactieregel is zoektocht
interactieregel als
MOMENTUM F I R S T :
streekse
Immers,
'motor'
vraag
ontwikkelen.
dynamica
over
de
mogelijk
moet
kan
van
Het
dit
in
van
de
welke
s c h o o l p r a k t i j k b l i j k e n of
oorzaken
de
belang
taat
(werkelijk
bewijzen.
NEWTONIAN
De
naar
geeft
inzet
klas
introductie
gewerkt
-
in
didactiek
via
r a t i o n a l i s a t i e van zichzelf',
vraag
praktijk
par.
betreffende
diensten
een uit
onderzoeksrondes
waaruit
de
de
zonder
op:
(zie
lingen
-
aan
drie
zich
kunnen' voortbewegen
o n d e r w i j s l e e r p r o c e s . De
weegeffect
welke
de
alleen uit
toetsing
som ze
kan
herkenbare
kan
is
eenmaal,
Om e e n
Ik
'motor'
het
zich
voortbewogen.
'voortbewegen
aan
een
Uiteraard
worden
Daardoor
ze
richting
auto-mobilen
te
drijfveren
Zijn termen
het
eenmaal van
cosmische
hun
diverse sterkte,
toneel
101
Beltman Deze
overweging
onderwijs
niet
tieregel.
Ook
en
het
voert
tot
het
alleen
kan
bestaan
het
behoort
deel
het
Aan
van
K.U.N.
en
benutten tot
het
dynamica
bovenstaand
leraren
onderzoeken
vervolgens
spellen,
ligt
in
de
uit
van
van
domein
betrokken bedoeling
(los
het
opsporen
gevonden
van
te
in
eindexamen van
de
termen
onderwijs.
de
sinds
enige
afdeling
zijner
tijd
dynamica interac-
hun
sterkte
om b e w e g i n g e n Materiaal
t i j d
voordit
(3). door
studenten,
natuurkunde
rapporteren
(^JJr) te
t.b.v.
worden gewerkt
didactiek
te
eisen)
universele
van
verzameld/ontwikkeld
wordt
bij
van
wetmatigheden
dynamica
moet
programma
dat
interacties
de
onderwijs
3-punten
medewerkers
Het
inzicht
over
van
de
de
resultaten.
Noten 1.
Deze van
2.
vertaling
van
H.J.E.Beth
Ernst
Mach
schrijft
bewegingswetten meer is
het
3.
Het
De
lineaal laten
Die
kan
met
onze
uitvoeren
planeten,
door
de
kometen,
door
uit
kritiek
is
op
in
Newton's
Prinaipa
van
het
het
laatste
de
17e
computer;
formulering van
de
drie
die
Mach
dan
geeft,
interactieregels.
formuleringen
te
doen
eeuwer Nodig
heeft,
binnen
ruimteschepen,
van
methodisch
Newton i n
van
Mach,
1980).
wereldbeeld). niet
formulering
eenvoudiger,
termen
school de
veel
De
in
(Boom,
van
Newtons
een
formulering.
Filosofie
bewegingen
Wie
dat
Mechanik
constructieprogramma
geduld.
overgenomen
formulering
Overzichtelijke
van
is
worden
bevredigende
mechanisering en
motus 1932).
zijn
Wetenschap en
voorspellen
huis,
van
en
opstel
eenvoudige
in
identiek
Natuurkunde,
leges
vervangen
geordende
vrijwel
Zie
de
(Noordhoff,
enkele
kan
m.b.v.
Isaac zijn het
etc.
inzichtelijke,
slechts
(zie
Dijkster-
papier,
potlood,
constructieprogramma
seconden
electronen,
het
Beeckman
op
verschijnen het
de
banen
beeldscherm.
Literatuur Dijksterhuis,
E.J.
De mechanisering
E.J.
Val en Worp; een bijdrage
van
het
wereldbeeld.
Amsterdam:
Meulenhof,
1950.
Dijksterhuis, van Ogborn,
Aristoteles J.M.
School
tot
Momentum
Science
Newton. f i r s t :
Review,
4,
an
Noordhoff,
tot de geschiedenis
alternative
53-64,
der
mechanica
1924.
1965/66.
approach
to
newtonian
dynamics.
The
