Bewijs! Opgeblazen ballonnen zijn zwaarder dan ‘lege’ ballonnen.
Lucht is niet niks. We ademen lucht in en als je tegenwind hebt moet je letterlijk tegen luchtdruk in fietsen. Maar hoe zwaar is lucht dan? Wat weegt lucht, en hoe kun je dat meten? Met dit proefje kun je laten zien dat zes opgeblazen ballonnen duidelijk zwaarder zijn dan zes ‘lege’ ballonnen. En de ‘weegschaal’ is een zelfgemaakte balans, die ook een bonus-proef oplevert over hefbomen.
Benodigdheden
Alles wat je nodig hebt om lucht te wegen.
Voor de balans
- Statief met statiefklem
- Rechte lat, 1,20 meter lang. Langer mag ook.
- Eventueel een dun latje (of een breinaald), zodat de uitslag van de balans duidelijk zichtbaar wordt
- Klein stukje ducttape
- 4 magneetjes om de balans in evenwicht te brengen
- Binddraad of ijzerdraad
en verder…
- 12 dezelfde ballonnen
- 2 gelijke vuilniszakken, groot genoeg voor 6 opgeblazen ballonnen
Maak de balans
Een balans is op veel manieren te maken. De materialen die genoemd zijn heb ik bij elkaar gescharreld op mijn eigen school. Het is vooral belangrijk om de balans niet te klein te maken. Een brede balans is gemakkelijker uit evenwicht te brengen dan een smalle, en geeft dus nauwkeuriger een verschil in gewicht aan. Dat is belangrijk, want het verschil in gewicht tussen opgeblazen ballonnen en ‘lege’ ballonnen is maar klein.
De balans zonder de ballonnen. Boor een gaatje in het middel van de lat en hang die op aan het statief. Breng de lat zo goed mogelijk in evenwicht met een extra gewichtje. Aan de uiteinden van de balans zijn twee haakjes gemaakt van binddraad, waar de ballonnen aan worden opgehangen.
Alles in balans? Wegen maar!
In de proef vergelijk je het gewicht van zes ‘lege’ ballonnen met zes opgeblazen ballonnen. Als het klopt dat lucht gewicht heeft, dan moeten de opgeblazen ballonnen natuurlijk zwaarder zijn dan de lege ballonnen
Trouwens: De ‘lege’ ballonnen zijn niet echt leeg. In de slappe ballonnen zit ook lucht, met dezelfde luchtdruk als de omgeving.
Toon aan dat de zes ballonnen in hun plastic zak aan elke kant van de balans hetzelfde gewicht hebben.
Ja! De balans is in evenwicht, dus de ballonnen aan beide kanten zijn even zwaar.
Lucht erbij: Ballonnen blazen
Blaas zes ballonnen op. Knoop ze dicht, prop ze terug in de plastic zak en hang het hele zaakje terug aan de balans. Tadaaa…!
Bewijs! Opgeblazen ballonnen zijn zwaarder dan ‘lege’ ballonnen.
Mooi hoor. Maar hoeveel weegt die lucht nou?
De balans laat, best wel overtuigend, zien dat zes opgeblazen ballonnen zwaarder zijn dan zes niet-opgeblazen ballonnen. De de lucht die _extra_ in de ballonnen is gepompt, die weegt wat. Maar hoeveel dan? Daarvoor moeten we een extra proef doen, en daarna rekenen met de hefboomwet!
Benodigdheden:
- Twee magneetjes
- Weegschaal of bovenweger, zo nauwkeurig als je hebt.
- Lange liniaal of meetlint.
Breng de balans terug in evenwicht met een tweede setje magneten.
Om uit te rekenen wat het gewicht is van de extra lucht die in de ballonnen is geblazen, breng je de balans terug in evenwicht met een bekend gewicht. Bijvoorbeeld twee magneetjes met een massa van 4,1 gram.
Breng de balans opnieuw in evenwicht met een set magneetjes, waarvan de massa van te voren is bepaald. In mijn geval: 4,1 gram. Door te schuiven en te proberen bleek dat de balans opnieuw horizontaal hing als de magneetjes op 9,1 cm van het draaipunt waren geplaatst.
Om de hefboomwet te kunnen invullen moet de afstand van de opgeblazen ballonnen nog worden gemeten: 54,4 cm.
Wat je nu weet is het volgende:
Een massa (m1) van 4,1 gram, op een afstand van 9,1 cm (l1)
is in evenwicht met
De massa van de toegevoegde lucht in de opgeblazen ballonnen (m2), op een afstand van 54,4 cm (l2).
Drie hoeraatjes voor de hefboomwet!
Met wat rekenwerk blijkt dat de extra lucht die in de ballonnen is geblazen bijna 6x zo licht is als de magneetjes: Afgerond 0,7 gram lucht is in de zes ballonnen geblazen.
Dat is niet het gewicht van alle lucht die in de ballonnen zit. Mocht je na het lezen van dit artikel een idee hebben hoe dat te meten is, laat het vooral weten in een commentaar op dit blog 😉
Onderwerpen: balans, gewicht, hefboom, lucht, luchtdruk, massa
Categorieën: basisonderwijs, Geen categorie, basisonderwijs, groep 1 en 2, basisonderwijs, groep 3 en 4, basisonderwijs, groep 5 en 6, basisonderwijs, groep 7 en 8, natuurkunde, voortgezet onderwijs, onderbouw h/v, Proefjes die Boem Doen, voortgezet onderwijs, vmbo, voortgezet onderwijs
Vandaag las ik het artikel in “Terugkoppeling”. Dat je op deze manier lucht kunt wegen, klopt volgens, mij niet. Omdat de ballonnen zijn opgepompt, is de druk van de lucht binnen groter dan buiten. Daardoor de opwaartse kracht van de ballonnen niet gecompenseerd. Als je de ballonnen rechts opblaast, zonder dat ze bol staan( dus geen overdruk), zul je geen verschil zien.
Ik heb vaak gassen gewogen met 60 mL voedingspuiten(couveuseafdeling). Je sluit hem af met een slang plus klem, trekt hem vacuüm en zet hem vast met een knijper en weegt het geheel. Vervolgens laat je lucht toe en weegt alles opnieuw.
Maar wel minder leuk dan jouw methode.
Dag Jan Wim,
Dank voor je zinvolle reactie, ik heb inderdaad de toegenomen opwaartse kracht op de opgeblazen ballonnen buiten beschouwing gelaten. Omdat de opgeblazen ballonnen een groter volume hebben, is de opwaartse kracht door de omringende lucht groter. Maar dat houdt in dat het verschil in gewicht toch eigenlijk nog groter is dan de balans laat zien? Door de toegenomen opwaartse kracht op de ballonnen wegen de ballonnen toch minder dan de massa van de toegevoegde lucht doet vermoeden?
De opwaartse kracht is gelijk aan het verplaatste volume van lucht. In priciepe zou dit het de massa van de lucht in de balon kompenseren en meet je dus niets. Maar… de druk in de ballon is hoger dat de druk daarbuiten. Dat verschil in massa meet je wel met de balans.
16qsl5