Inloggen

Wachtwoord vergeten?

Duikreporter

Bas Kulderij – De wet van Boyle, een Havo 5-profielwerkstuk

Locatie Den Helder

 

Je zit in Havo 5 en moet een werkstuk voor natuurkunde maken. Levi en Dennis roepen de hulp van Duikreporter Bas in. Samen gaan ze aan de slag en doen een proef in de duiktank bij de Defensie Duikgroep. En dat is gefilmd…

In het laatste jaar van het voortgezet onderwijs, moeten leerlingen een profielwerkstuk maken, een uitgebreid werkstuk over een onderwerp dat binnen hun profiel past.

Vorig jaar kwamen Levi en Dennis naar mij toe. Beiden zijn 2*-duiker in opleiding binnen de vereniging. Zij wilden graag hun duikhobby gebruiken bij hun Profielwerkstuk voor Natuurkunde en de vraag was of ik ze daarbij kon helpen.

Na wat overleg kwamen we er achter de Wet van Boyle uitermate geschikt zou zijn voor het profielwerkstuk. Je kunt een goed theoretisch deel schrijven over gassen en hun gedrag onder druk. Met behulp een relatief eenvoudige opstelling zou het mogelijk zijn om de Wet van Boyle in de praktijk te kunnen testen.

De Wet van Boyle, ook wel de “Algemene gas wet” genoemd, geeft het verband weer tussen de (omgevings-) druk en het volume van een gas. Robert Boyle heeft in de 17e eeuw aan de universiteit van Oxford onderzoek gedaan naar lucht en kwam uiteindelijk tot de bekende conclusie dat druk en volume omgekeerd rechtevenredig aan elkaar zijn. Hieruit is de Wet van Boyle ontstaan: druk x volume = constant (pV = constant). De wet van Boyle is later door Louis Gay-Lussac verder verfijnd, door rekening te houden met de temperatuur (pV/T = constant, de Wet van Boyle-Gay-Lussac).

Iedere duiker komt tijdens elke duik in aanraking met de Wet van Boyle: het feit dat je je oren moet klaren tijdens de afdaling, dat je luchtverbruik op diepte groter is dan aan de oppervlakte en dat je tijdens de opstijging je vest moet ontluchten om niet een ongecontroleerde opstijging te maken.

Dennis en Levi zijn druk aan de slag gegaan met het theoretische deel van de opdracht. Zij hebben een uitgebreid verslag gemaakt over de opbouw van gassen, wat druk is, de invloed van temperatuur, Robert Boyle, Louis Gay-Lussac en de gevolgen van gassen onder druk op het menselijk lichaam. Daarna zijn ze aan de slag gegaan om de opstelling voor het praktijkdeel te bouwen. Ik was ondertussen bezig om een hele bijzondere plek te zoeken voor het uitvoeren van de praktijkopdracht. Voor de praktijktoets hebben Dennis en Levi een opstelling gebouwd. Deze bestaat uit een omgekeerde maatcilinder, waarin een luchtkolom ontstaat tijdens de duik. Het volume van de luchtkolom kan worden afgelezen en in combinatie met de diepte kan dan de Wet van Boyle getest en gecontroleerd worden.

Ik had contact gelegd met de Defensie Duikgroep van de Koninklijke Marine in Den Helder en uitgelegd waar Dennis en Levi mee bezig waren. Bij de Marine was men gelijk enthousiast om hun medewerking aan te bieden, zeker in het kader van opleiding.

We werden zeer hartelijk bij de Marine ontvangen door Gerrit Weerstand en Bas Baarda, kregen een rondleiding en daarna werd alles klaar gemaakt voor de praktijkproef.

De opstelling werd geplaatst in de Medusa Duiksimulator, een druktank met een nat bad onderin, waarin duiken gesimuleerd kunnen worden naar meer dan 80 meter diep. Voor de proef is een maximum diepte aangehouden van 35 meter om binnen 10% marge te blijven van de maximale druk die de camera aan zou moeten kunnen. Er zijn 2 duiken gesimuleerd naar 35 meter diep, waardoor Dennis en Levi 4 meetreeksen hadden om te gebruiken voor hun berekeningen (2 afdalingen en 2 opstijgingen).

Na de proef in de duiksimulator gingen we naar de Triton duiktank. Een super mooie RVS duiktank, waar o.a. door de Marine trainingsduiken in worden gemaakt. De duiktank is 9 meter diep. We hebben hierin een duik gemaakt met een aantal afdalingen en opstijgingen. Helaas waren de metingen uit deze duik niet goed bruikbaar door de grotere variatie. Het vasthouden van de opstelling zorgde ervoor dat het waterniveau in de maatcilinder steeds in beweging was, waardoor de metingen niet betrouwbaar waren.

Gelukkig hadden ze de 4 meetreeksen vanuit de Medusa Duiksimulator, waarmee Dennis en Levi aan het rekenen zijn geslagen.

De resultaten waren erg goed, er was wat variatie, maar de variatiecoëfficient was slechts 1,7%!! De conclusie was dan ook: De Wet van Boyle klopt.

Uiteindelijk hebben Dennis en Levi een mooi verslag gemaakt en een goede presentatie gegeven op school (en later ook bij ons op de duikvereniging). Hun docent Natuurkunde was onder de indruk van het verslag en gaf ze een 9 (!!!) als eindcijfer, een cijfer dat ze zeker verdiend hebben.

Dennis en Levi: Gefeliciteerd met het resultaat en bedankt dat jullie mij gevraagd hebben jullie te begeleiden.

 

 

 

Laat een reactie achter

Je e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Velden met * zijn verplicht *

Nieuwsbrief