Goed worden in natuurkunde

Sommige fortuinlijke lieden zijn van nature goed in natuurkunde. Voor ons normale mensen vereist het behalen van een goed cijfer voor natuurkunde veel werk. Gelukkig kan bijna iedereen de stof leren beheersen middels het aanleren van belangrijke grondbeginselen en door veel te oefenen. Zelfs nog belangrijker dan het krijgen van een hoog cijfer is het feit dat je door het beter begrijpen van natuurkunde meer licht kunt laten schijnen op de mysterieuze krachten die bepalen hoe de wereld werkt.

Deel 1

Deel 1 van 3:

Het begrijpen van fundamentele natuurkundige concepten

Pdf downloaden

1
Leer de belangrijkste constanten uit je hoofd. In de wereld van de fysica krijgen bepaalde krachten, zoals de zwaartekrachtversnelling op aarde, wiskundige constanten toegewezen. Dis is niet meer dan een deftige manier om te zeggen dat deze krachten meestal worden voorgesteld als hetzelfde getal, ongeacht hoe ze worden gebruikt. Het is een slim idee om de meeste constanten (en de eenheden ervan) uit je hoofd te leren – bij een proefwerk zullen ze dikwijls niet gegeven worden. Hieronder vind je een paar van de meest frequent gebruikte constanten in de natuurkunde:
- Zwaartekracht (op aarde): 9.81 meter/seconde²
- Lichtsnelheid: 3 × 10⁸ meter/seconde
- Molaire gasconstante: 8.32 Joule/(mole × Kelvin)
- Getal van Avogadro: 6.02 × 10²³ per mol
- Constante van Planck: 6.63 × 10^-34 Joules × seconden
2
Leer de belangrijkste vergelijkingen uit het hoofd. Binnen de fysica worden de relaties tussen veel, heel veel verschillende krachten in het universum beschreven middels vergelijkingen. Sommige van deze vergelijkingen zijn erg eenvoudig, terwijl andere bijzonder complex zijn. De meeste eenvoudige vergelijkingen uit je hoofd te leren en te weten hoe je die moet gebruiken is essentieel voor het kunnen aanpakken van zowel eenvoudige als complexe problemen. Zelfs moeilijke en verwarrende problemen kunnen worden opgelost door meerdere eenvoudige vergelijkingen te gebruiken of deze aan te passen zodat ze passen bij nieuwe situaties. Deze eenvoudige vergelijkingen zijn het gemakkelijkste onderdeel van natuurkunde om te leren en als je ze goed kent dan is de kans groot dat je tenminste een deel kent van welk complex probleem je ook tegenkomt. Een paar van de belangrijkste vergelijkingen zijn:^[1]XBron
- (Vector)snelheid=verandering van plaats/verandering van tijd
- Versnelling=verandering in snelheid/verandering in tijd
- Huidige snelheid=beginsnelheid + (versnelling × tijd)
- Kracht=massa × versnelling
- Kinetische energie=(1/2)massa × snelheid²
- Arbeid=Verplaatsing × kracht
- Vermogen=verandering van arbeid/verandering van tijd
- Impuls=massa × snelheid
3
Leer het maken van afgeleiden van de belangrijkste vergelijkingen. Het uit je hoofd leren van eenvoudige vergelijkingen is één ding — begrijpen waarom deze vergelijkingen werken is iets heel anders. Als je kunt, neem dan de tijd om hoe elke basisvergelijking kan worden afgeleid. Dit geeft je een veel beter begrip van de relatie tussen de vergelijkingen en maakt van jou een veelzijdiger probleemoplosser. Omdat je tot in de kern begrijpt waarom een vergelijking 'werkt', zal je het veel effectiever kunnen gebruiken dan als het niet meer is dan een uit het hoofd geleerde reeks lettertekens is in je hoofd.
- Bijvoorbeeld, laten we een zeer eenvoudige vergelijking nemen: Versnelling=verandering van snelheid/verandering van tijd, of a=delta(v)/delta(t). Versnelling is de kracht die ervoor zorgt dat de snelheidsvector van een object verandert. Als een object een initiële snelheidsvector heeft van v₀ op het tijdstip t₀ en een uiteindelijke snelheidsvector van v op het tijdstip t, dan kan gesteld worden dat het object versnelt terwijl de snelheid verandert van v₀ naar v. Versnelling kan niet ogenblikkelijk plaatsvinden — ongeacht hoe snel dit optreedt, er is altijd enig verschil in tijd tussen de beginsnelheid en de eindsnelheid. Dus, a=(v - v₀/t - t₀)=delta(v)/delta(t).
4
Leer de wiskundige vaardigheden vereist om natuurkundige problemen op te lossen. Wiskunde wordt ook wel 'de taal van de natuurkunde' genoemd. Een expert worden in de fundamenten van de wiskunde is een geweldige manier om je mogelijkheden tot het beheersen van natuurkundige problemen te vergroten. Sommige complexe natuurkundige vergelijkingen vereisen zelfs gespecialiseerde wiskundige vaardigheden (zoals differentiëren en integreren) om op te kunnen lossen. Hieronder vind je een paar wiskundige onderwerpen die je kunnen helpen bij het oplossen van natuurkundige problemen, in volgorde van complexiteit:
- Rekenen en algebra (voor eenvoudige vergelijkingen en het bepalen van 'de onbekende')
- Goniometrie (voor krachtschema's, rotatieproblemen en hoeksystemen)
- Meetkunde (voor problemen die te maken hebben met oppervlakte, volume, etc.)
- Afgeleiden en analyse (voor het differentiëren en integreren van natuurkundige vergelijkingen — meestal in de meer gevorderde onderwerpen)
Advertentie

Deel 2

Deel 2 van 3:

Strategieën voor hogere cijfers

Pdf downloaden

1
Focus op de belangrijke informatie van een opgave. Opgaven natuurkunde bevatten vaak informatie waardoor je afgeleid kunt raken — informatie niet nodig om het probleem op te lossen. Wanneer je een opgave natuurkunde doorneemt, probeer dan de stukjes met informatie die je gegeven zijn te herkennen en te bepalen wat je moet oplossen. Schrijf de vergelijkingen op die je nodig hebt om het probleem op te lossen, en wijs vervolgens deze gegevens toe aan de daarvoor bestemde variabelen in de opgave. Negeer informatie die je niet nodig hebt, omdat dit je kan vertragen en het vinden van het juiste traject voor het oplossen van de opgave moeilijker kan maken.
- Bijvoorbeeld, stel dat we de versnelling moeten vinden die een auto ondergaat door het veranderen van de snelheidsvector in 2 seconden. Als de auto 1000 kg weegt, begint met een snelheid van 9 m/s en een eindsnelheid heeft van 22 m/s, dan kunnen we zeggen dat v₀=9 m/s, v=22 m/s, m=1,000 t=2 s. Zoals hierboven al aangegeven is de standaardvergelijking voor het berekenen van de versnelling a=(v - v₀/t - t₀). Merk op dat hierbij geen rekening wordt gehouden met de massa van het object, dus kunnen we het feit dat de auto 1000 kg weegt negeren.
- Dus kunnen we dit als volgt oplossen: a=(v - v₀/t - t₀)=((22 - 9)/(2 - 0))=(13/2)=7.5 m/s²
2
Gebruik de correcte eenheden voor elk probleem. Vergeten om de juiste eenheden aan te geven bij je antwoord of te vermelden waar het antwoord op slaat, is een zekere manier om gemakkelijk te behalen punten kwijt te raken. Om er zeker van te zijn dat je het volle aantal punten krijgt voor een antwoord op welke opgave je maar aan het maken bent, moet je er zeker van zijn dat je de juiste eenheden gebruikt achter je antwoord, gebaseerd op de informatie die gegeven is. Een aantal van de meest gebruikte eenheden voor algemeen voorkomende metingen staan hieronder aangegeven — merk op dat als algemene regel geldt dat opgaven natuurkunde bijna altijd gebruik maken van de metrieke/SI-eenheden:
- Massa: gram of kilogram
- Kracht: Newton
- Snelheidsvector: meter/seconde (soms kilometer/uur)
- Versnelling: meter/seconde ²
- Energie/arbeid: Joule of kilojoule
- Vermogen: Watt
3
Vergeet de kleine details niet (zoals wrijving, luchtweerstand, etc.). Opgaven in de natuurkunde zijn meestal gemodelleerd naar situaties uit de echte wereld — dat is zogezegd dat ze de daadwerkelijke manier waarop iets werkt vereenvoudigen zodat het gemakkelijker is om te begrijpen. Soms betekent dit dat bepaalde krachten die de uitkomst van een bepaald probleem kunnen veranderen (zoals bijvoorbeeld wrijving) met opzet weggelaten worden. Maar dit is niet altijd het geval. Als deze kleine details niet expliciet worden weggelaten uit het probleem en je hebt genoeg gegevens om er bij je antwoord rekening mee te houden, zorg dan dat je dat ook doet om het meest nauwkeurige antwoord te kunnen geven.
- Bijvoorbeeld, stel dat je een opgave hebt waarbij je gevraagd wordt om de versnelling van een houten blok van 5 kilogram te vinden langs een traject over een gladde, houten vloer, indien deze voortgeduwd wordt met een kracht van 50 newton. Omdat F=m × a, lijkt het erop dat het antwoord zo eenvoudig is als het oplossen van a in de vergelijking, dus 50=5 × a. Maar in de echte wereld zal de wrijvingskracht tegen de voorwaartse beweging van het object ingaan, waardoor de kracht waarmee het wordt voortgeduwd in feite wordt verminderd. Door dit uit de opgave te laten zal je een antwoord krijgen waarbij het blok een versnelling zal krijgen die hoger is dan in de echte wereld het geval zou zijn geweest.
4
Controleer je antwoorden dubbel. Een natuurkunde-opgave van een gemiddelde moeilijkheidsgraad kan al snel tientallen wiskundige berekeningen behelzen. Een fout in elk van deze kan er de oorzaak van zijn dat je antwoord niet helemaal klopt, dus let goed op de berekeningen die je maakt tijdens het uitwerken en als je er de tijd voor hebt, controleer je antwoorden dan dubbel aan het eind om er zeker van te zijn dat je berekeningen 'kloppen.'
- Hoewel het gewoon overnieuw doen van je werk één manier is om je berekeningen te controleren, zou je ook je gezond verstand kunnen gebruiken door het probleem te relateren aan het echte leven, en dit te gebruiken als een manier om je antwoord te controleren. Bijvoorbeeld, als je probeert om de impuls te vinden (massa × snelheidsvector) van een object dat voorwaarts beweegt, dan verwacht je geen negatief antwoord, omdat de massa niet negatief kan zijn en de snelheidsvector alleen dan negatief is wanneer het in de 'negatieve' richting gaat (dat is, het tegenovergestelde van de 'voorwaartse' richting in je referentiekader). Aldus, als je een negatief antwoord krijgt, dan heb je waarschijnlijk ergens onderweg een fout gemaakt in je berekeningen.
Advertentie

Deel 3

Deel 3 van 3:

Je best doen tijdens de les natuurkunde

Pdf downloaden

In het ideale geval zou je tijdens de les of het college geen nieuwe natuurkundige concepten tegen horen te komen. Probeer in plaats daarvan om de het studiemateriaal voor de volgende les een dag van tevoren te lezen. Fixeer je niet op de details van de te gebruiken wiskunde bij het onderwerp — op dit moment is het belangrijker om de algemene concepten te begrijpen en te begrijpen wat er wordt besproken. Dit geeft je een stevige basiskennis waarmee je de wiskundige vaardigheden kunt toepassen die je in de klas hebt geleerd.
2
Let op tijdens de les. Tijdens de es zal de leraar concepten uitleggen die je tegen bent gekomen tijdens het doornemen van de stof en onderdelen van de stof verduidelijken die je niet goed begrijpt. Maak aantekeningen en stel zoveel vragen als je kunt. Je leraar zal waarschijnlijk ook de wiskunde behandelen die bij het onderwerp hoort. Wanneer hij/zij dat doet, probeer dan een algemeen idee te krijgen van 'wat er gebeurt', zelfs als je de exacte afgeleiden van elke vergelijking niet hebt onthouden — dit soort 'gevoel' hebben voor het materiaal is een enorm voordeel.
- Heb je na de les toch nog vragen, stel ze dan aan de leraar. Probeer je vragen zo specifiek mogelijk te maken — dit laat de leraar zien dat je hebt geluisterd. Als de leraar het niet te druk heeft dan kan hij/zij waarschijnlijk wel een afspraak met je maken om het materiaal met je door te nemen en je te helpen bij het begrijpen ervan.
Om de studietaak af te ronden en je kennis van natuurkunde op te polijsten, is het verstandig om je aantekeningen nogmaals door te nemen zodra je thuiskomt. Hierdoor kun je de kennis die je tijdens de les hebt opgedaan makkelijker onthouden. Hoe langer je wacht na het maken van de aantekeningen met nogmaals doornemen, des te moeilijker zal het zijn om ze te onthouden en des te 'vreemder' zullen de behandelde concepten op je overkomen, dus wees proactief en maak je kennis blijvender door je aantekeningen thuis nogmaals door te nemen.
4
Los oefenopgaven op. Evenals bij wiskunde, schrijven of programmeren, is het oplossen van natuurkundeopgaven een mentale vaardigheid. Hoe meer je deze vaardigheid oefent, des te gemakkelijker zal het worden. Als je moeite hebt met natuurkunde, zorg dan dat je veel oefent met opgaven. Hiermee bereid je jezelf niet alleen voor op examens, maar het doorwerken van de stof helpt ook om de vele concepten duidelijker te maken.
- Als je niet blij bent met je cijfer voor natuurkunde, ga dan verder dan het louter doen van het opgegeven huiswerk. Maak extra opgaven waar je anders niet tegen aan zou lopen — dit kunnen opgaven zijn in je studieboek die niet zijn opgegeven, gratis online opgaven, of zelfs opgaven in natuurkunde werkboeken (meestal verkocht bij de academische boekhandel).
5
Gebruik de studiebronnen die beschikbaar zijn. Het is niet nodig om te proberen je door een moeilijke natuurkundecursus te worstelen — afhankelijk van je opleiding zijn er letterlijk tientallen manieren om hulp te krijgen. Zoek en gebruik die hulpbronnen die je nodig hebt om een beter begrip te krijgen van de natuurkundestof. Hoewel bepaalde bronnen geld kunnen gaan kosten zijn er voor de meeste studenten tenminste een aantal gratis opties beschikbaar. Hieronder vind je slechts een paar ideeën naar wie en wat je op zoek kunt gaan als je hulp nodig hebt bij je natuurkundestudie:
- Je leraar (bijles)
- Je vrienden (via een studiegroep en huiswerksessies)
- Docenten (privé of via school)
- Andere bronnen (zoals studieboeken met opgaven, educatieve sites zoals Khan Academy)
Advertentie

Tips

Concentreer je op de concepten. Het helpt altijd om een mentaal plaatje te vormen van wat er gebeurt.
Ontwikkel je wiskundige vaardigheden. Natuurkunde op een gevorderd niveau bestaat vooral uit toegepaste wiskunde, vooral calculus (analyse). Zorg dat je kennis hebt van integraalrekening en het kunt oplossen middels substitutie of in delen.
Ben je opgaven aan het oplossen, let dan op de details. Vergeet niet om rekening te houden met wrijving bij een berekening, of het traagheidsmoment rond de juiste as te nemen.
Leer de afgeleiden.

Advertentie