Transcript Studeerwijzer - faculteit Technische Natuurkunde

ToegepasteNatuurwetenschappen“3NxB0”
Studeerwijzer
ToegepasteNatuurwetenschappen(3NxB0)
x = A: conceptuele variant x = B: formele variant November,2014
Studeerwijzer Toegepaste Natuurwetenschappen November, 2014 1 ToegepasteNatuurwetenschappen“3NxB0”
Inhoudsopgave
A. Onderwijsstructuurvanhetvak
I.
Algemeneinformatie
II.
Leerdoelen
III.
Beoordeling
IV.
Onderwijsvormenenmethoden
V.
Weekprogramma
B.Organisatiestructuurvanhetvak
I.Instructeursvandebegeleidezelfstudie:
‐Algemeneinformatie
‐Contactinformatie
II.Tijdschemavanhetvakentoetsmomenten
‐Belangrijketoetsmomenten
‐Locaties
III.Algemeneinformatieovergedragsregelsenhetgebruiktemateriaal
C.Annex
Annex1.Weekprogramma3NAB0en3NBB0
Studeerwijzer Toegepaste Natuurwetenschappen November, 2014 2 ToegepasteNatuurwetenschappen“3NxB0”
A. Onderwijsstructuurvanhetvak
I. Algemene informatie Dit vak zal aankomende ingenieurs een conceptuele basis geven van enkele fundamentele begrippen in de natuurkunde, waarmee hij/zij zich een ‘gefundeerd’ idee kan vormen over zowel wetenschappelijke als technologische ontwikkelingen op het gebied van bijvoorbeeld de medische‐
/nanotechnologie, energietechnologie (wind, zon, fusie, vlammen), klimaatcontrole, etc. Het belang van de concepten die behandeld zullen worden, zal verduidelijkt worden aan de hand van aansprekende demonstraties en voorbeelden waarbij bovenstaande technologieën van belang zijn. Studiejaar: 2014/2015 College planning: semester 1, blok B Doelgroep: Bachelor (alle faculteiten), verplicht Studiepunten: 5 ECTS Verzorgd door: Faculteit TN Verantwoordelijk docent: R. Engeln Mededocenten: Henk Schellen(B), Jos van Schijndel(B), Leo Pel(TN), Martijn van Beurden(EE), Peter Bovendeerd(BMT), Frank Delbressine (ID), Peter Zijlstra (TN) Onderwijs‐ en tentamengegevens Onderwijsvorm: 7 weken, 2 x 2 uur college 7 weken, 2 x 2 uur begeleide zelfstudie of 1 uur per week tutorgroep (TN, EE, AUT) Tentamenvorm: 1 eindtoets (70%, schriftelijk) 7 x toetsquiz, inleveren uiterlijk zondag 23.55 uur (10%) 1 tussentoets (20%, in week 4) Studiemateriaal Boek University Physics, Young and Freedman, 13de druk Aantal studenten 2000 II. Leerdoelen  Het kunnen werken met symbolen (i.p.v. numerieke waarden)  Het kunnen toepassen van natuurkundige concepten op alledaagse verschijnselen  Het leren analyseren en oplossen van problemen die geassocieerd kunnen worden met (afgeleide) behoudswetten van zowel de klassieke mechanica, vloeistof‐ en thermodynamica  Het kunnen toepassen van de eigenschappen van eenvoudige periodieke beweging op fysische systemen III. Beoordeling De eindbeoordeling zal bepaald worden uit 1. de uitslag van de eindtoets (70%), 2. een tussentoets, die in week 4 wordt afgenomen (20%), en 3. het gemiddelde van de scores van vijf van de zeven quiz‐
toetsen die in de eigen tijd gemaakt kunnen worden (10% ). Alle toetsen zullen (net als het college) in twee varianten worden afgenomen. De studenten die een bepaalde variant (A of B) volgen, krijgen Studeerwijzer Toegepaste Natuurwetenschappen November, 2014 3 ToegepasteNatuurwetenschappen“3NxB0”
dezelfde toetsen. Tijdens de begeleide zelfstudie/tutorgroepen is er aandacht voor de manier waarop de tussentoets en eindtoets wordt afgenomen. IV. Onderwijsvormen en methoden Het college is vooral bedoeld om natuurkundige concepten te leren toepassen bij het verklaren van alledaagse verschijnselen. Aan de hand van aansprekende voorbeelden zullen de verschillende concepten top‐down uitgewerkt worden. In de uitwerking van de concepten komt het verschil tussen de twee varianten naar voren: meer conceptueel (kwalitatief, A‐variant) naar meer fundamenteel (kwantitatief, B‐variant). In beide varianten zullen dezelfde concepten worden behandeld. Het verschil zal vooral tot uiting komen in de mate waarin de concepten mathematisch worden uitgewerkt/afgeleid. Afhankelijk van de faculteit, is naast het college 4 uur per week ingeroosterd voor begeleide zelfstudie of wordt er 1 uur per week intensief in een tutorgroep met de stof gewerkt. Tijdens de begeleide zelfstudie wordt geoefend met het toepassen van de concepten die behandeld zijn tijdens het college. Afhankelijk van de faculteit, zal dit gebeuren door het maken van sommen en/of de behandelde concepten worden in opdrachten verwerkt, die aansluiten bij de verschillende faculteiten, en daarmee ook bij de interesse van de studenten. Ook kan eventueel een bepaald concept, dat specifiek voor een bepaalde faculteit van groot belang is, nog verder uitgediept worden. Tijdens de tutoruren zal concreet ingegaan worden op problemen die studenten hebben ondervonden bij het maken van het huiswerk. Onderwijsvorm Colleges: de opbouw van de colleges zal iedere week in grote lijnen hetzelfde zijn. Bij aanvang zal eerst aan de hand van enkele quizvragen en het gebruik van ‘clickers’ teruggekeken worden op de stof die de week ervoor is behandeld. De rest van het college zal typisch bestaan uit het introduceren van concepten, eventueel toegepast op een concreet voorbeeld of verder toegelicht aan de hand van een demonstratie. Regelmatig zal aan de hand van quizvragen nagegaan worden of het concept is begrepen (gebruik van ‘clickers’). Begeleide zelfstudie: De studenten zullen de concepten die tijdens het college worden besproken en toegelicht, in de praktijk toepassen in kleinere groepjes. De vorm waarin dit gebeurt zal faculteit‐
afhankelijk zijn. Tutorgroepen (TN, EE en AUT): In groepjes van maximaal 10 studenten zal met een tutor de vragen en problemen worden besproken die bij het maken van de oefenopgaven naar voren zijn gekomen. Benodigde voorkennis Het college is ingeroosterd in het tweede blok van het eerste semester. Een groot deel van de wiskunde, die bij dit college geacht wordt bekend te zijn, is in het eerste blok bij het basisvak 'Calculus' behandeld. V. Weekprogramma Het weekprogramma is in de volgende tabel weergegeven. Niet alle inhoud zal tijdens de colleges behandeld worden. Het college is bedoeld om concepten te introduceren, en aan de hand van voorbeelden en demonstraties te laten zien hoe die concepten toegepast kunnen worden om verschijnselen te verklaren. Studeerwijzer Toegepaste Natuurwetenschappen November, 2014 4 ToegepasteNatuurwetenschappen“3NxB0”
Het gedetailleerde weekprogramma van de colleges, waarin ook per hoofdstuk wordt aangegeven welke paragrafen wel en niet onderdeel van de stof zijn, en van de (begeleide) zelfstudie is in Annex 1 te vinden. Dit programma is afhankelijk van de variant die je volgt. De studenten die in een tutorgroep zijn ingedeeld, kunnen hun vragen over de opgaven die zij in zelfstudie tijd maken, tijdens het tutoruur stellen. Er is een website beschikbaar met het programma van de A‐variant: http://www.phys.tue.nl/nfcmr/natuur/collegenatuur.html. Daar zijn ook links te vinden naar extra ondersteunende informatie bij de stof, die ook geschikt is voor de studenten die de B‐variant volgen. De invulling van het faculteitspecifieke deel van de B‐variant van het programma (week 4) zal bekend worden gemaakt via de OASE website. Voor de A‐variant is die hieronder zichtbaar. wk 1 intro op het college eenheden, dimensie analyse, grootte ordes 1 kinematica 2 dynamica 3 wk 2 wetten van Newton arbeid en kinetische energie
4,5 6 wk 3 potentiele energie en energie behoud
botsingen 7 8 wk 4 VARIANTSPECIFIEKE DEEL Voor A‐variant 25, 26 Voor B‐variant: zie OASE wk 5 druk in een vloeistof simpele harmonische oscillator, (demping, resonantie) 12 14 wk 6 longitudinale en transversale golven, interferentie, superpositie, staande golf,eigen frequentie geluidsgolven, Doppler effect, resonantie, 'beat' frequentie
wk 7 15 16 Tempratuur en warmte, thermodynamisch evenwicht, fase overgang, warmte transport mechanismen (geleiding, straling, convectie) lichtgolven: reflectie, breking, wet van Snellius, totale interne reflectie, lichtgolven: dispersie, polarisatie, verstrooiing 17 33 Studeerwijzer Toegepaste Natuurwetenschappen November, 2014 5 ToegepasteNatuurwetenschappen“3NxB0”
B.Organisatiestructuurvanhetvak
I.Instructeursvandebegeleidezelfstudieentutorgroepen: Zie OASE voor informatie over de docenten die de colleges geven en de instructeurs/tutors die de begeleide zelfstudie/tutorgroepen verzorgen. ‐contactinformatie In de regel zijn de docenten en instructeurs van maandag tot en met vrijdag tussen 09.00 en 17.00 uur bereikbaar voor vragen via e‐mail. Vragen kunnen ook gesteld worden via het algemene e‐
mailadres van de variant die je volgt; voor de conceptuele (A) variant: [email protected], en voor de formele (B) variant: [email protected]. Hierbij dient u als onderwerp altijd aan te geven welke Major u volgt. II.Tijdschemavanhetvakentoetsmomenten
Hieronder is te zien op welke dagen van de week het college en de begeleide zelfstudie (bz) of tutorgroep (tg) is ingeroosterd. De colleges, de begeleide zelfstudie en de tutorgroepen worden zowel in het Nederlands als in het Engels gegeven, en dit geldt voor beide varianten. Zie OASE voor de informatie over de precieze locatie. ma di timeslot 1+2 college_nl college_en
3+4 bz/tg_nl bz/tg_en
5+6 college_en college_nl
7+8 bz/tg_en bz/tg_nl
wo
do
vr
‐Belangrijketoetsmomenten
De eindtoetsen (1ste en 2de poging) zullen op de volgende dagen worden afgenomen: 1ste poging: 3NAB0 : 21 januari 2015, 09.00 – 12.00, laptop (schriftelijk en website OnCourse) 3NBB0 : 19 januari 2015, 09.00 – 12.00, schriftelijk 2de poging: 3NAB0 : 13 april 2014, 18.00 – 21.00, laptop (schriftelijk en website OnCourse) 3NBB0 : 13 april 2014, 18.00 – 21.00, schriftelijk Om het vak te halen dient er minimaal een 5.0 gescoord te worden voor de eindtoets (in overeenstemming met de OER) De tussentoetsen 3NBB3/3NAB3 : dinsdag 2 december, 18.45 – 19.30 uur (A‐variant) of donderdag 4 december, 18.45 – 19.30 uur (B‐variant). De tussentoets zal voor de A‐variant gedeeltelijk schriftelijk en gedeeltelijk digitaal, via OnCourse, worden afgenomen. De tussentoets zal voor de B‐variant schriftelijk worden afgenomen. De inzage (tussentoets en eindtoets) Indien u het niet eens bent met de uitkomst van de tussentoets of eindtoets, kunt u tot uiterlijk 10 werkdagen na bekendmaking van de uitslag, een e‐mail sturen naar het e‐mailadres van uw variant Studeerwijzer Toegepaste Natuurwetenschappen November, 2014 6 ToegepasteNatuurwetenschappen“3NxB0”
(zie contact informatie), waarin u de reden aangeeft en met als onderwerp om welke toets het gaat en de Major die u volgt. De inzage in de tussentoets zal plaatsvinden op ……………., … december 2014 voor de A‐variant, en tijdens de begeleidezelfstudie of tutoruur voor de B‐variant. De inzage in de eindtoets zal plaatsvinden op ………………, .. februari 2015 voor de A‐variant, en op ……….., .. februari 2015 voor de B‐variant. De locaties zullen te zijner tijd bekend worden gemaakt op OASE. Alleen als u dit van te voren via e‐
mail kenbaar heeft gemaakt (zie hierboven), kunt u komen inzien. Toetsquizzen Iedere donderdag om 18.00 uur wordt een toetsquiz via OnCourse aangeboden die de concepten van de colleges van die week toetst. De toetsquiz moet vóór zondag 23.55 uur ingestuurd worden via de website van OnCourse. De totaal uitslag, bepaald uit het gemiddelde van de beste vijf van de zeven toetsquizzen, zal voor 10% meetellen bij het eindcijfer. ‐Locaties
De tussentoets zal afgenomen worden in de avonduren. De locatie voor zowel de tussentoets (in week 4) als de eindtoets, zal via OASE bekend gemaakt worden. III.Algemeneinformatieovergedragsregelsenhetgebruiktemateriaal
Hoewel je tentamen kunt doen zonder ooit op een hoorcollege of instructie geweest te zijn, raden wij dit sterk af. Voor het bestuderen van het vak, het behalen van het tentamen en een optimale score voor de tussentoets en de quiztoetsen, geven wij de onderstaande aanwijzingen om zoveel mogelijk profijt te trekken uit het aangeboden onderwijs. Dit betekent dus dat als je besluit van het hoorcollege en de instructies gebruik te maken, wij dan iets van je verwachten. Welke inzet we verwachten, bij het hoorcollege en bij de instructies, wordt hieronder ook nader toegelicht. Over het boek Naast de theorie bevat het boek verschillende hulpmiddelen voor het bestuderen van de stof. Er zijn uitgewerkte voorbeelden (Examples); sleutelbegrippen (Key concepts); een probleemoplos‐strategie (Problem‐Solving Strategy); samenvattingen (Summary); en verder vragen en (heel veel) opgaven van verschillende moeilijkheidsgraad (Questions, Exercizes, Problems and Challenge Problems). Er is veel materiaal: probeer efficiënt en doelgericht, maar ook selectief, hiervan gebruik te maken. Over het hoorcollege We presenteren niet alleen de concepten, maar proberen ook achtergronden, verbanden en toepassingen te behandelen. Er kunnen ook “Questions”, “Problems” en tentamen‐sommen aan de orde komen. De structuur van de stof en de belangrijke verbanden of overzichten zullen worden aangegeven. Ook zijn er demonstratie‐experimenten. Denk niet dat alles behandeld wordt wat je voor het tentamen moet weten; we geven alleen een soort uittreksel van de stof. Ook zou je kunnen zeggen: een startpunt voor jou om zelf aan het werk te gaan. Tijdens het hoorcollege verwachten we minimaal dat je met aandacht luistert en niet zit te kletsen (ook niet over de stof, dat kan in de pauze). We vragen je ook om je mobiele telefoon uit te zetten. Een laptop is niet nodig tijdens het college. Maak aantekeningen van dingen die je niet goed begrijpt en van demonstraties. Je kunt vragen stellen als je nog ergens mee zit of gewoon meer wilt weten. Studeerwijzer Toegepaste Natuurwetenschappen November, 2014 7 ToegepasteNatuurwetenschappen“3NxB0”
Kom in de pauze of buiten de college‐uren naar de docent toe als je uitgebreider van gedachten wilt wisselen of als je vindt dat het college niet goed loopt. Als voorbereiding op het college, verwachten we minimaal dat je de stof die tijdens dat college zal worden besproken hebt doorgelezen (zie weekindeling aan het eind van dit document). . Over de begeleide zelfstudie (instructie) en tutorgroepen Begeleide zelfstudie De centrale gedachte achter de begeleide zelfstudie (bz) is dat studenten zelf aan het werk zijn met de stof. Tijdens de bz worden opgaven gemaakt door de studenten; dit gebeurt individueel: iedere student is zelf verantwoordelijk voor zijn/haar eigen werk. Zorg zelf dat je aan het eind van de instructies de opgaven snapt. De instructeurs zijn er voor vragen en problemen als je vastloopt. Je krijgt feedback over je werk. Zij zullen discussies stimuleren. Er wordt alleen iets voor de hele groep uitgelegd als het om een zeer algemeen probleem gaat. Soms worden er wel opgaven vergeleken, samenvattingen gegeven, een aanpak geëvalueerd, etc. Om met succes aan de bz te kunnen deelnemen verwachten wij het volgende: vóór de bz: bestudeer de theorie, met speciale aandacht voor de “Summary”, de “Key Concepts” en de “Problem‐Solving Strategy”; werk je aantekeningen van het hoorcollege uit; in het geval van problemen met de stof: zoek dan een “Example” erbij; probeer het nog eens, vraag een medestudent of uiteindelijk de instructiedocent. tijdens de bz: maak de “Questions”, “Problems”, en eventueel de “Challenge Problems”. Zorg op zijn minst dat je aan alle opgaven hebt gewerkt. Doe dit op papier, en volg daarbij de ‘problem‐solving strategy ISEE’, zoals uitgelegd in het boek! na de bz: werk alle opgaven van de instructie in het net uit (hierbij vat je namelijk de stof nog eens samen); gebruik hiervoor de richtlijnen voor de uitwerking van een vraagstuk. tutorgroepen Tijdens de tutoruren zal er ingegaan worden op de meest voorkomende problemen/misconcepties die naar voren komen uit de ingeleverde wekelijkse toetsquizzen. Ook kan er ingegaan worden op meer specifieke vragen. Wat levert deelname aan de begeleide zelfstudie en tutorgroepen je o.a. op?  een goede training in het oplossen van problemen;  een goede voorbereiding op het tentamen en de tussentoets;  een goede training in het stellen van vragen;  feedback op het formuleren van antwoorden op tentamenniveau;  een mogelijkheid om met medestudenten samen te werken (met name bij de bz);  een mogelijkheid om gebruik te maken van de assistentie van de instructiedocent. Over eindtoets en tussentoets De eindtoets en tussentoets van de A‐variant wordt zowel schriftelijk als digitaal, via OnCourse, afgenomen. De eindtoets en tussentoets van de B‐variant wordt schriftelijk afgenomen. Tijdens de toetsen mag een via OASE verstrekte samenvatting van het boek ‘University Physics’ van Young en Freedman worden gebruikt. Deze samenvatting mag alleen in papiervorm worden Studeerwijzer Toegepaste Natuurwetenschappen November, 2014 8 ToegepasteNatuurwetenschappen“3NxB0”
gebruikt, zonder aantekeningen. Het gebruik van een formuleboekje of zelf meegebrachte formules is niet toegestaan. Tijdens de (begeleide) zelfstudie zal ook geoefend worden met opgaven die lijken op opgaven die je kunt verwachten tijdens de eind‐ en tussentoets. Dat is een essentieel onderdeel van de voorbereiding. Studeerwijzer Toegepaste Natuurwetenschappen November, 2014 9 ToegepasteNatuurwetenschappen“3NxB0”
Annex 1 Weekprogramma (in detail): 3NAB Weekprogramma (in detail): 3NBB Studeerwijzer Toegepaste Natuurwetenschappen November, 2014 10 ToegepasteNatuurwetenschappen“3NxB0”
Weekprogramma (in detail): 3NAB Week 1 (3NAB) voor‐
bereiding bestudeer de samenvatting van de hoofdstukken 1, 2, en 3 kennis ophalen over vectornotatie en rekenen met vectoren college intro op het college eenheden, dimensieanalyse, grootte‐
orden introductie, en zal tijdens de komende colleges terugkomen beweging langs een rechte lijn
vrije val
beweging in 2 en 3 dimensies projectiel baan en cirkel beweging begeleide zelfstudie discussion excersises, problems, challenge problems 2.16, 2.19, 3.12, 3.16, 2.6, 2.11, 2.12, 2.16, 2.28, 2.32, 2.48, 2.55, 2.65, 2.73, 2.81, 2.82, 3.11, 3.22, 3.27, 3.36, 3.48, 3.60, 3.76, 3.78, leerdoelen drie fundamentele grootheden van de natuurkunde kunnen benoemen, en de bijbehorende eenheden kennen het verschil begrijpen tussen een scalaire en vectoriele grootheid het kunnen beschrijven van een rechtlijnige beweging in termen van (gemiddelde) snelheid en (gemiddelde) versnelling (vrije val) het kunnen analyseren van rechtlijnige beweging met veranderlijke versnelling in vectornotatie de beweging van een voorwerp in 2 en 3 dimensies kunnen weergeven het kunnen beschrijven van een projectiel baan, en enkele karakteristieken kunnen afleiden de versnellingsvector kunnen bepalen, en inzien dat de grootte van die vector niet nul hoeft te zijn, ook als de grootte van de snelheid constant is; dit kunnen toepassen bij het analyseren van uniforme en niet‐uniforme cirkelbeweging Studeerwijzer Toegepaste Natuurwetenschappen November, 2014 11 ToegepasteNatuurwetenschappen“3NxB0”
Week 2 (3NAB) voor‐
bereiding bestudeer de samenvatting van de hoofdstukken 4, 5, en 6 toepassingen van de wetten van Newton, gebruik van vrijelichaamsdiagrammen, arbeid en kinetische energie, potentiele energie en behoud van energie; College de wetten van Newton superpositie van krachten, drie wetten van Newton; inertiaal systeem; vrijelichaamsdiagram wetten van Newton: toepassingen evenwicht, dynamica; wrijving; dynamica in een (niet‐
)uniforme cirkelbeweging wrijving afhankelijk van de snelheid: scheiden van variabelen arbeid en kinetische energie positieve, negatieve en 'nul' arbeid; relatie tussen arbeid en kinetische energie; arbeid verricht door veranderlijke krachten; gemiddeld en instantaan vermogen begeleide zelfstudie discussion 4.33, 5.21, 6.21
excersises, problems, challenge problems 4.4, 4.10, 4.26, 4.43, 4.54,5.3, 5.14, 5.20, 5.26, 5.35, 5.46, 5.53, 5.56, 5.71, 5.82, 5.88, 5.102, 5.105, 5.119, 6.3, 6.15, 6.29, 6.53, 6.63, 6.75 leerdoelen Eigenschappen van krachten kunnen benoemen, en inzien dat kracht een vector is
het begrip netto‐kracht kennen, en weten wat het betekent als de netto‐kracht op een object nul is de relatie kennen tussen netto‐kracht die op een object werkt, massa van het object en de versnelling weten hoe de krachten die twee voorwerpen op elkaar uitoefenen gerelateerd zijn de wetten van Newton kunnen toepassen in situaties waarbij een voorwerp in evenwicht is, of versneld beweegt (rechtlijnig of cirkelbaan) de eigenschappen van wrijvingskrachten kennen, en problemen waarbij die een rol spelen kunnen oplossen kunnen uitrekenen van de arbeid verricht door een willekeurige kracht, en hieruit kunnen bepalen wat er met de kinetische energie van het voorwerp gebeurt waarop die kracht werkt het kunnen rekenen met vermogen Studeerwijzer Toegepaste Natuurwetenschappen November, 2014 12 ToegepasteNatuurwetenschappen“3NxB0”
Week 3 (3NAB) voor‐
bereiding bestudeer de samenvatting van de hoofdstukken 7, 8 en 12 potentiele energie en behoud van energie; impuls, stoot, en botsingen, vloeistofdynamica college potentiele energie en energiebehoud
gravitationele en elastische potentiele energie; behoud van mechanische energie conservatieve en niet‐conservatieve krachten; kracht uit potentiele energie (1‐D) impuls, stoot, en botsingen definitie van impuls; stoot‐impuls theorema (beide zijn vectoren); behoud van impuls behoud van impuls bij botsingen; type botsingen (elastisch, (volledig‐)inelastisch) dichtheid van en druk in een vloeistof; wet van Pascal; buoyancy: principe van Archimedes vloeistofstrooming, continuitietsvergelijking, (afleiding van) de vergelijking van Bernoulli vloeistofmechanica begeleide zelfstudie discussion 7.6, 8.2, 8.26, 12.23, excersises, problems, challenge problems 7.5, 7.11, 7.18, 7.27, 7.35, 7.42, 7.63, 7.86, 8.6, 8.13, 8.20, 8.30, 8.41, 8.55, 8.59, 8.70, 8.106, 12.11, 12.17, 12.26, 12.30, 12.33, 12.37, 12.43, 12.46, 12.59, 12.89 leerdoelen de concepten van gravitationele en elastische potentiele energie kunnen toepassen bij het oplossen van problemen waarbij een voorwerp verticaal beweegt, of aan een veer is bevestigd weten hoe de wet van behoud van energie toe te passen in situaties waar zowel conservatieve als niet‐conservatieve krachten werken de relatie kennen tussen impuls en stoot, en hoe die in relatie staat tot kracht
de eigenschappen kennen van elastisch en (volledig) in‐elastische botsingen begrijpen dat de snelheid van het massamiddelpunt van een systeem van voorwerpen bij het ondergaan van elastische botsingen constant is weten wat de druk in een vloeistof is, en hoe die te meten
hoe de buoyancy‐kracht te berekenen die een vloeistof uitoefent op een voorwerp, dat zich gedeeltelijk of geheel in de vloeistof bevindt de relatie kennen tussen druk, stroomsnelheid en hoogte in een vloeistofstroom van een ideaal, niet‐
samendrukbare vloeistof (Bernoulli) Studeerwijzer Toegepaste Natuurwetenschappen November, 2014 13 ToegepasteNatuurwetenschappen“3NxB0”
Week 4 (3NAB) voor‐
bereiding bestudeer de samenvatting van de hoofdstukken 25 en 26 Electrische stroom, weerstand, R‐C circuits, vermogen, wet van Kirchhoff college Electrische stroom, weerstand, definitie van stroom, weerstand, potentiaal energie en vermogen in circuits R‐C circuits, wet van Kirchhoff weerstanden in serie en parallel, de wet van Kirchhoff Laden en ontladen in R‐C circuits
begeleide zelfstudie discussion 25.14, 26.5, 26.6 excersises, problems, challenge problems 25.10, 25.16 25.17, 25.26, 25.29, 25.33, 25.37, 25.38, 25.42, 25.45, 26.2, 26.6, 26.10, 26.15, 26.25, 26.28, 26.41, 26.47, 26.52, 26.62 Leerdoelen de relaties kennen tussen stroom, potentiaal, weerstand en vermogen de soortelijke weerstand kunnen bepalen de vervangingsweerstanden van serie en parallel schakelingen kunnen berekenen de wet van Kirchhoff kunnen toepassen
de dynamica van het laden en ontladen van R‐C circuits kunnen beschrijven Studeerwijzer Toegepaste Natuurwetenschappen November, 2014 14 ToegepasteNatuurwetenschappen“3NxB0”
Week 5 (3NAB) voor‐
bereiding bestudeer de samenvatting van hoofdstuk 14 en paragraaf 15.1‐15.3 harmonische oscillator, trillingen, golven college simpele harmonische oscillator
amplitude, frequentie en fasehoek; verplaatsing, snelheid en versnelling; behoud van mechanische energie gedempte en gedwongen trilling zwakke, kritische en boven‐kritische demping; resonantie golven longitudinale en transversale golven; pulsgolven en harmonische golven; fasesnelheid versus deeltjessnelheid; de golfvergelijking begeleide zelfstudie discussion 14.1, 14.5 | 15.5, 15.10 excersises, problems, challenge problems 14.1, 14.11, 14.12, 14.20, 14.26, 14.30, 14.36, 14.48, 14.50, 14.58, 14.62, 14.72, 14.77, 14.95 | 15.4, 15.10, 15.11 leerdoelen kunnen beschrijven van trillingen in termen van amplitude, periodetijd en (hoek‐)frequentie kunnen analyseren van verplaatsing, snelheid en versnelling bij de simpele harmonische oscillator behoud van mechanische energie kunnen toepassen bij de simpele harmonische oscillator begrijpen hoe demping het gedrag van de simpele harmonische oscillator beïnvloedt begrijpen hoe bij een gedwongen trilling een harmonische externe kracht kan leiden tot resonantie het verschil kennen tussen longitudinale en transversale golven, en tussen pulsgolven en harmonische golven het verschil kennen tussen fasesnelheid en deeltjessnelheid bij een golf kunnen aantonen dat de wiskundige uitdrukking voor een harmonische golf voldoet aan de golfvergelijking (tweede partiële afgeleide kunnen bepalen) Studeerwijzer Toegepaste Natuurwetenschappen November, 2014 15 ToegepasteNatuurwetenschappen“3NxB0”
Week 6 (3NAB) voor‐
bereiding bestudeer de samenvatting van de paragraaf 15.4 ‐ 15.6, hoofdstuk 16 interferentie, superpositie, geluidsgolven, Doppler effect, resonantie college eigenschappen van een mechanische golf snelheid van een transversale golf in een snaar of touw gemiddeld vermogen en intensiteit van een golfbeweging interferentie, superpositie eigenschappen van een longitudinale golf (geluidsgolven) geluidsnelheid in materialen intensiteit van een geluidsgolf en de Decibel interferentie
Doppler effect
staande longitudinale golven staande golven in een buis met een en met twee open‐
einden; normal‐mode frequentie resonantie frequentie
begeleide zelfstudie discussion 15.12 | 16.2, 16.13, excersises, problems, challenge problems 15.19, 15.27, 15.32, 15.58, 15.78 | 16.4, 16.7, 16.16, 16.25, 16.28, 16.31, 16.35, 16.45, 16.48, 16.52, 16.65, 16.70 leerdoelen weten hoe de snelheid van een golf in een snaar/touw afhangt van de eigenschappen van die snaar/dat touw kunnen berekenen van de energie en de intensiteit van een transversale golf begrijpen wat er gebeurt als twee golven elkaar overlappen
een geluidsgolf kunnen beschrijven in termen van deeltjes‐verplaatsing en drukverandering weten hoe de snelheid van een geluidsgolf in een materiaal afhangt van de eigenschappen van het materiaal de relatie kennen tussen de Decibel en de verhouding van de intensiteit van een geluidsgolf en een referentie intensiteit weten waarom een orgelpijp of fluit alleen bepaalde frequenties produceert kunnen beredeneren wat er gebeurt als twee geluidsgolven van twee verschillende bronnen overlappen begrijpen waarom de frequentie van het geluid dat je hoort van een sirene verandert als die sirene naar je toe of van je af beweegt Studeerwijzer Toegepaste Natuurwetenschappen November, 2014 16 ToegepasteNatuurwetenschappen“3NxB0”
Week 7 (3NAB) voor‐
bereiding bestudeer de samenvatting van hoofdstuk 17 en 33 temperatuur; thermische uitzetting; warmte; geleiding; convectie; straling; eigenschappen van licht college Temperatuur en temperatuurschalen; thermische uitzetting en spanning Definitie temperatuur zowel microscopisch als macroscopisch; thermisch evenwicht; Kelvin‐; Celsius‐ schalen; Thermische lengteverandering, ‐
volumeverandering en ‐ spanning; uitzettingscoëfficiënt Warmte en warmtetransport Definitie warmte; soortelijke warmte; warmtestroom, ‐
geleiding, ‐convectie en –straling; warmtegeleidingcoëfficiënt Analogie tussen V=i x R en T = H x R Analogie met wet van Ohm begeleide zelfstudie reflectie en breking, totale interne reflectie, dispersie lichtsnelheid; golffront; stralen; brekingsindex; hoek van inval, reflectie en transmissie; wetten van Snellius, totale interne reflectie, kleurafhankelijke brekingsindices, ontstaan van primaire en secundaire regenboog polarisatie polarisatie filters, wet van Malus, polarisatie door reflectie, Brewster hoek, circulaire polarisatie, fotoelasticiteit verstrooiing verstrooiing (algemeen), verstrooiing aan kleine deeltjes, waarom de lucht blauw is Principe van Huygens golffront analyse bij reflectie en breking discussion excersises, problems, challenge problems 17.5, 17.12
17.11; 17.16; 17.26; 17.28; 17.50; 17.63; 17.65; 17.66; 17.70; 17.71; 17.73; 17.83; 17.97; 17.100; 17.106; 17.107; 17.108; 17.109, 33.1, 33.8, 33.10, 33.13, 33.14, 33.17, 33.19, 33.21, 33.25, 33.26, 33.28, 33.29, 33.30, 33.32, 33.37, 33.38, 33.41, 33.48, 33.49, 33.52, 33.53, 33. 54, 33.62, 33.63; Tutorials: A sparkling diamond, scattering and polarized light, Huygens' Principle leerdoelen weten wat temperatuur is, en hoe die te meten weten wat de definitie is van warmte
de verschillende warmtetransporten kunnen benoemen en begrijpen Het begrip thermische uitzetting kennen en kunnen toepassen Analogie tussen wet van Ohm V = i x R en warmtetransport T = H x R begrijpen en kunnen toepassen. concepten van temperatuur en warmtetransport kunnen toepassen bij oplossen van thermische problemen eigenschappen van licht benoemen en interpreteren
wetten van Snellius kunnen toepassen
diverse natuurverschijnselen, waaronder de regenboog, blauwe lucht en rode zonsondergang in essentie verklaren Polarisatie en polarisatie filters uitleggen en de wet van Malus toepassen Polarisatie door reflectie gebruiken in alledaagse situaties
Theorie van de verstrooiing door kleine deeltjes toepassen
Huygens principe gebruiken om de wetten van Snellius nader toe te lichten Studeerwijzer Toegepaste Natuurwetenschappen November, 2014 17 ToegepasteNatuurwetenschappen“3NxB0”
Weekprogramma (in detail): 3NBB Week 1 (3NBB) voor‐
bereiding bestudeer de samenvatting van de hoofdstukken 1, 2 en 3 kennis ophalen over vectornotatie en rekenen met vectoren Leerstof: hfd 1, hfd 2, hfd 3 (behalve 3.5) college intro op het college eenheden, dimensieanalyse, grootte‐
orden introductie, en zal tijdens de komende colleges terugkomen beweging langs een rechte lijn vrije val beweging in 2 en 3 dimensies projectiel baan en cirkel beweging begeleide zelfstudie discussion 2.16, 2.19, 3.12, 3.16
excersises, problems, challenge problems 1.75, 1.99, 2.25, 2.29, 2.33, 2.47, 2.62, 2.74, 2.76, 2.82, 2.90, 2.94, 2.98, 2.99, 3.29, 3.60, 3.68, 3.74, 3.88 leerdoelen drie fundamentele grootheden van de natuurkunde kunnen benoemen, en de bijbehorende eenheden kennen het verschil begrijpen tussen een scalaire en vectoriele grootheid het kunnen beschrijven van een rechtlijnige beweging in termen van (gemiddelde) snelheid en (gemiddelde) versnelling (vrije val) het kunnen analyseren van rechtlijnige beweging met veranderlijke versnelling in vectornotatie de beweging van een voorwerp in 2 en 3 dimensies kunnen weergeven het kunnen beschrijven van een projectiel baan, en enkele karakteristieken kunnen afleiden de versnellingsvector kunnen bepalen, en inzien dat de grootte van die vector niet nul hoeft te zijn, ook als de grootte van de snelheid constant is; dit kunnen toepassen bij het analyseren van uniforme en niet‐uniforme cirkelbeweging Studeerwijzer Toegepaste Natuurwetenschappen November, 2014 18 ToegepasteNatuurwetenschappen“3NxB0”
Week 2 (3NBB) voor‐
bereiding bestudeer de samenvatting van de hoofdstukken 4, 5 en 6 introductie van de wetten van Newton, gebruik van vrijelichaamsdiagrammen, arbeid en kinetische energie Leerstof: hfd 4, hfd 5, hfd 6
college de wetten van Newton superpositie van krachten, drie wetten van Newton; inertiaal systeem; vrijelichaamsdiagram wetten van Newton: toepassingen evenwicht, dynamica; wrijving; dynamica in een (niet‐
)uniforme cirkelbeweging, wrijving afhankelijk van de snelheid: scheiden van variabelen arbeid en kinetische energie positieve, negatieve en 'nul' arbeid; relatie tussen arbeid en kinetische energie; arbeid verricht door veranderlijke krachten; gemiddeld en instantaan vermogen begeleide zelfstudie discussion 4.33, 5.21, 6.21 excersises, problems, challenge problems 4.43, 4.54, 4.56, 4.62, 5.3, 5.57, 5.60, 5.71, 5.88, 5.102, 5.108, 5.119, 5.120, 5.122, 5.126, 6.76, 6.80, 6.86, 6.103, 6.104 leerdoelen Eigenschappen van krachten kunnen benoemen, en inzien dat kracht een vector is
het begrip netto‐kracht kennen, en weten wat het betekent als de netto‐kracht op een object nul is de relatie kennen tussen netto‐kracht die op een object werkt, massa van het object en de versnelling weten hoe de krachten die twee voorwerpen op elkaar uitoefenen gerelateerd zijn de wetten van Newton kunnen toepassen in situaties waarbij een voorwerp in evenwicht is, of versneld beweegt (rechtlijnig of cirkelbaan) de eigenschappen van wrijvingskrachten kennen, en problemen waarbij die een rol spelen kunnen oplossen kunnen uitrekenen van de arbeid verricht door een willekeurige kracht, en hieruit kunnen bepalen wat er met de kinetische energie van het voorwerp gebeurt waarop die kracht werkt het kunnen rekenen met vermogen
Studeerwijzer Toegepaste Natuurwetenschappen November, 2014 19 ToegepasteNatuurwetenschappen“3NxB0”
Week 3 (3NBB) voor‐
bereiding bestudeer de samenvatting van de hoofdstukken 7 en 8 potentiele energie en behoud van energie; impuls, stoot, en botsingen Leerstof: 7.1, 7.2, 7.3, 7.4 (alleen 1 dimensie), 7.5, 8.1 t/m 8.5 college potentiele energie en energiebehoud
gravitationele en elastische potentiele energie; behoud van mechanische energie conservatieve en niet‐conservatieve krachten; kracht uit potentiele energie (1‐D) impuls, stoot, en botsingen definitie van impuls; stoot‐impuls theorema (beide zijn vectoren); behoud van impuls behoud van impuls bij botsingen; type botsingen (elastisch, (volledig‐)inelastisch) begeleide zelfstudie discussion 7.6, 8.2, 8.26 excersises, problems, challenge problems 7.27, 7.34, 7.46, 7.71, 7.78, 7.86, 8.69, 8.72, 8.84, 8.86, 8.98, 8.104, 8.106, 8.109, 8.115 leerdoelen de concepten van gravitationele en elastische potentiele energie kunnen toepassen bij het oplossen van problemen waarbij een voorwerp verticaal beweegt, of aan een veer is bevestigd weten hoe de wet van behoud van energie toe te passen in situaties waar zowel conservatieve als niet‐conservatieve krachten werken de relatie kennen tussen impuls en stoot, en hoe die in relatie staat tot kracht de eigenschappen kennen van elastisch en (volledig) in‐elastische botsingen begrijpen dat de snelheid van het massamiddelpunt van een systeem van voorwerpen bij het ondergaan van elastische botsingen constant is Studeerwijzer Toegepaste Natuurwetenschappen November, 2014 20 ToegepasteNatuurwetenschappen“3NxB0”
Week 4 Faculteitspecifiek 3NBB‐deel T.z.t. informatie via de OASE website Studeerwijzer Toegepaste Natuurwetenschappen November, 2014 21 ToegepasteNatuurwetenschappen“3NxB0”
Week 5 (3NBB) voor‐
bereiding bestudeer de samenvatting van hoofdstukken 12 en 14 (niet 14.6) vloeistofmechanica; harmonische oscillator, trillingen Leerstof: 12.1 t/m 12.5, hfd 14 (behalve 14.6) college vloeistofmechanica dichtheid van en druk in een vloeistof; wet van Pascal; buoyancy: principe van Archimedes vloeistofstrooming, continuitietsvergelijking, (afleiding van) de vergelijking van Bernoulli simpele harmonische oscillator amplitude, frequentie en fasehoek; verplaatsing, snelheid en versnelling; behoud van mechanische energie gedempte en gedwongen trilling zwakke, kritische en boven‐kritische demping; resonantie begeleide zelfstudie discussion 14.1, 14.5
excersises, problems, challenge problems 12.11, 12.17, 12.30, 12.37, 12.43, 12.53, 12.58, 12.66, 12.89, 12.90, 12.94, 12.97, 14.1, 14.11, 14.12, 14.20, 14.26, 14.36, 14.50, 14.61, 14.62, 14.72, 14.76, 14.85, 14.91, 14.93, 14.101 leerdoelen weten wat de druk in een vloeistof is, en hoe die te meten hoe de buoyancy‐kracht te berekenen die een vloeistof uitoefent op een voorwerp, dat zich gedeeltelijk of geheel in de vloeistof bevindt de relatie kennen tussen druk, stroomsnelheid en hoogte in een vloeistofstroom van een ideaal, niet‐
samendrukbare vloeistof (Bernoulli) kunnen beschrijven van trillingen in termen van amplitude, periodetijd en (hoek‐)frequentie kunnen analyseren van verplaatsing, snelheid en versnelling bij de simpele harmonische oscillator behoud van mechanische energie kunnen toepassen bij de simpele harmonische oscillator begrijpen hoe demping het gedrag van de simpele harmonische oscillator beïnvloedt begrijpen hoe bij een gedwongen trilling een harmonische externe kracht kan leiden tot resonantie Studeerwijzer Toegepaste Natuurwetenschappen November, 2014 22 ToegepasteNatuurwetenschappen“3NxB0”
Week 6 (3NBB) voor‐
bereiding bestudeer de samenvatting van hoofdstukken 15 en 16 golven, interferentie, superpositie, geluidsgolven, Doppler effect, resonantie Leerstof: hfd 15, hfd 16 college golven longitudinale en transversale golven; pulsgolven en harmonische golven; fasesnelheid versus deeltjessnelheid; de golfvergelijking eigenschappen van een mechanische golf snelheid van een transversale golf in een snaar of touw gemiddeld vermogen en intensiteit van een golfbeweging interferentie, superpositie eigenschappen van een longitudinale golf (geluidsgolven) geluidsnelheid in materialen intensiteit van een geluidsgolf en de Decibel interferentie
Doppler effect
staande longitudinale golven staande golven in een buis met een en met twee open‐
einden; normal‐mode frequentie begeleide zelfstudie discussion 15.5, 15.10, 15.12, 16.2, 16.13 excersises, problems, challenge problems 15.4, 15.12, 15.13, 15.19, 15.27, 15.32, 15.58, 15.72, 15.81, 15.82, 16.4, 16.7, 16.16, 16.28, 16.31, 16.35, 16.45, 16.52, 16.57, 16.59, 16.65, 16.67, 16.70, 16.74, 16.75 resonantie frequentie
leerdoelen weten hoe de snelheid van een golf in een snaar/touw afhangt van de eigenschappen van die snaar/dat touw kunnen berekenen van de energie en de intensiteit van een transversale golf begrijpen wat er gebeurt als twee golven elkaar overlappen
een geluidsgolf kunnen beschrijven in termen van deeltjes‐verplaatsing en drukverandering weten hoe de snelheid van een geluidsgolf in een materiaal afhangt van de eigenschappen van het materiaal de relatie kennen tussen de Decibel en de verhouding van de intensiteit van een geluidsgolf en een referentie intensiteit weten waarom een orgelpijp of fluit alleen bepaalde frequenties produceert kunnen beredeneren wat er gebeurt als twee geluidsgolven van twee verschillende bronnen overlappen begrijpen waarom de frequentie van het geluid dat je hoort van een sirene verandert als die sirene naar je toe of van je af beweegt Studeerwijzer Toegepaste Natuurwetenschappen November, 2014 23 ToegepasteNatuurwetenschappen“3NxB0”
Week 7 (3NBB) voor‐
bereiding bestudeer de samenvatting van hoofdstukken 17 en 33 temperatuur; thermische uitzetting; warmte; geleiding; convectie; straling; eigenschappen van licht Leerstof: hfd 17, hfd 33 college Temperatuur en temperatuurschalen; thermische uitzetting en spanning Definitie temperatuur zowel microscopisch als macroscopisch; thermisch evenwicht; Kelvin‐; Celsius‐ schalen; Thermische lengteverandering, ‐
volumeverandering en ‐ spanning; uitzettingscoëfficiënt Warmte en warmtetransport Definitie warmte; soortelijke warmte; warmtestroom, ‐
geleiding, ‐convectie en –straling; warmtegeleidingscoëfficiënt Analogie tussen V=i x R en T = H x R Analogie met wet van Ohm reflectie en breking, totale interne reflectie, dispersie lichtsnelheid; golffront; stralen; brekingsindex; hoek van inval, reflectie en transmissie; wetten van Snellius, totale interne reflectie, kleurafhankelijke brekingsindices, ontstaan van primaire en secundaire regenboog polarisatie polarisatie filters, wet van Malus, polarisatie door reflectie, Brewster hoek, circulaire polarisatie, foto elasticiteit verstrooiing verstrooiing (algemeen), verstrooiing aan kleine deeltjes, waarom de lucht blauw is Principe van Huygens golffront analyse bij reflectie en breking begeleide zelfstudie discussion 17.5, 17.13 excersises, problems, challenge problems 17.11; 17.26; 17.28; 17.50; 17.65; 17.66; 17.71; 17.73; 17.83; 17.97; 17.99; 17.100; 17.102; 17.106; 17.108; 17.109, 17.111, 17.121, 17.123, 17.126, 17.127, 33.7, 33.8, 33.10, 33.12, 33.17, 33.19, 33.21, 33.25, 33.26, 33.27, 33.28, 33.30, 33.32, 33.33, 33.36, 33.38, 33.47, 33.49, 33.52, 33.53, 33. 54, 33.56, 33.57, 33.62, 33.63, 33.66, 33.67. leerdoelen weten wat temperatuur is, en hoe die te meten
weten wat de definitie is van warmte de verschillende warmtetransporten kunnen benoemen en begrijpen Het begrip thermische uitzetting kennen en kunnen toepassen Analogie tussen wet van Ohm V = i x R en warmtetransport T = H x R begrijpen en kunnen toepassen.
concepten van temperatuur en warmtetransport kunnen toepassen bij oplossen van thermische problemen eigenschappen van licht benoemen en interpreteren wetten van Snellius kunnen toepassen diverse natuurverschijnselen, waaronder de regenboog, blauwe lucht en rode zonsondergang in essentie verklaren Polarisatie en polarisatie filters uitleggen en de wet van Malus toepassen Polarisatie door reflectie gebruiken in alledaagse situaties Theorie van de verstrooiing door kleine deeltjes toepassen Huygens principe gebruiken om de wetten van Snellius nader toe te lichten
Studeerwijzer Toegepaste Natuurwetenschappen November, 2014 24 ToegepasteNatuurwetenschappen“3NxB0”
Studeerwijzer Toegepaste Natuurwetenschappen November, 2014 25