Natuurkunde basisschool en onderbouw · Grades 1–9
5Drijven en zinken
Laat een kiezelsteen in een plas vallen: hij verdwijnt naar de bodem. Laat een blaadje vallen: het vaart bovenop als een bootje. Badtijd, plassen en vijvers stellen allemaal dezelfde vraag — wat drijft, wat zinkt, en kunnen we het raden voordat we het erin laten vallen?
5.1 Drijven of zinken?
Definitie 5.1 (Drijven en zinken)
Een ding drijft als het water het bovenaan draagt; het zinkt als het naar de bodem gaat. Een kurk drijft; een kiezelsteen zinkt.
Methode 5.2 (Een eerlijke drijfproef)
- Vul een grote kom (of de gootsteen) met water;
- leg het voorwerp voorzichtig op het water — niet gooien: door een plons kan zelfs een drijver even onderduiken;
- laat het helemaal los en wacht terwijl je tot telt;
- kijk: bovenop ligt een drijver, op de bodem ligt een zinker.
Onderzoek elk voorwerp op dezelfde manier, dan is de vergelijking eerlijk.
Voorbeeld 5.3 (Probeer het: het sorteerspel)
Verzamel een kurk, een muntje, een plastic lepel, een metalen lepel, een kiezelsteen, een potlood en een droog blaadje, en onderzoek ze één voor één met Methode 5.2. Drijvers: de kurk, de plastic lepel, het potlood, het blaadje. Zinkers: het muntje, de metalen lepel, de kiezelsteen. Zeg vóór elke proef je gok hardop — dat noemen wetenschappers een voorspelling, en je vergissen is het leukste deel.
5.2 Zwaar is niet het hele verhaal
Veel mensen gokken: “zware dingen zinken, lichte dingen drijven”. Het water heeft een verrassing voor hen.
Voorbeeld 5.4 (De boomstam en het muntje)
Een omgevallen boomstam is veel te zwaar om op te tillen — en toch drijft hij de rivier af. Een klein muntje weegt minder dan een koekje — en toch zinkt het meteen. Zwaar-of-licht kan dus niet de hele regel zijn: de reusachtige stam drijft terwijl het piepkleine muntje verdrinkt.
Voorbeeld 5.5 (Het gaat om het materiaal)
Kijk terug naar het sorteerspel: de plastic lepel dreef en de metalen lepel zonk, terwijl ze dezelfde vorm hebben en hetzelfde werk doen. Het verschil zit in het materiaal waarvan ze gemaakt zijn — hout, kurk en de meeste kunststoffen zijn drijvende materialen; metaal, steen en glas zijn zinkende materialen. Een ding gedraagt zich meestal zoals zijn materiaal: hout drijft, of het nu een takje is of een hele stam.
Opmerking 5.6 (Een snufje raadsel)
Waarom drijft hout en zinkt metaal? Dat is een echte vraag, en het volledige antwoord is een van de schatten van deze cursus — het heeft ideeën nodig die pas in latere jaren komen. Voorlopig verzamelen we goede waarnemingen; het “waarom” treft ons dan voorbereid aan.
5.3 Het water duwt terug
Voorbeeld 5.7 (Probeer het: duw de bal onder)
Pak in bad een drijvende bal en duw hem met je handpalm langzaam onder water. Voel je dat? Het water duwt hem terug omhoog, en harder naarmate je dieper duwt — en als je hand uitschiet, springt de bal het water uit. Het water laat drijvers niet alleen maar bovendrijven: het houdt ze actief omhoog, zoals jouw handen een baby vasthouden.
Voorbeeld 5.8 (Het bootje van klei)
Rol een klomp boetseerklei tot een bal en laat hem in het water vallen: hij zinkt — klei is een zinkend materiaal. Neem nu dezelfde klomp en kneed er een schaaltje met hoge randen van, en zet dat voorzichtig op het water: het drijft! Hetzelfde materiaal, dezelfde klomp — alleen de vorm is veranderd. Een brede, holle vorm geeft het water meer om tegenaan te duwen. Dat is het geheim van de grote schepen: metaal is een zinkend materiaal, maar een metalen scheepsromp heeft de vorm van een reusachtige holle schaal.
5.4 Oefeningen
Oefening 5.1 ★
Sorteer in drijvers en zinkers: een kurk; een sleutel; een droog takje; een knikker; een plastic eendje; een steen.
Oplossing
Oplossing van Oefening 5.1.
Drijvers: de kurk, het droge takje, het plastic eendje. Zinkers: de sleutel, de knikker, de steen.
Oefening 5.2 ★
Waarom moet je in Methode 5.2 het voorwerp voorzichtig op het water leggen in plaats van het erin te gooien?
Oplossing
Oplossing van Oefening 5.2.
Door een plons kan zelfs een drijver even onderduiken, dus een gegooid voorwerp kan je op het verkeerde been zetten. Het voorzichtig neerleggen en even wachten maakt de proef eerlijk.
Oefening 5.3 ★
Nora gokt vóór de proef: “De metalen lepel zal drijven, want lepels drijven.” Wat gebeurde er in het sorteerspel? Waar moet Nora naar kijken in plaats van naar waar de vorm voor dient: naar het materiaal of naar de naam?
Oplossing
Oplossing van Oefening 5.3.
De metalen lepel zonk terwijl de plastic lepel dreef. Nora moet kijken naar het materiaal waarvan een ding gemaakt is, niet naar de naam of het gebruik.
Oefening 5.4 ★
Noem één ding dat zwaar is en drijft, en één ding dat licht is en zinkt. Wat laat dit zien over de gok “zware dingen zinken”?
Oefening 5.5 ★
Een takje drijft. Zal een hele boomstam ook drijven? Welk voorbeeld uit het hoofdstuk helpt je bij het antwoord?
Oplossing
Oplossing van Oefening 5.5.
Ja — hout is een drijvend materiaal, en een ding gedraagt zich meestal zoals zijn materiaal, takje of stam. De stam van Voorbeeld 5.4 drijft de rivier af.
Oefening 5.6 ★
Duw in bad een drijvende bal onder water en laat hem dan los. Wat voel je terwijl je duwt, en wat doet de bal als je loslaat?
Oplossing
Oplossing van Oefening 5.6.
Terwijl je duwt, voel je dat het water de bal terug omhoog duwt, en harder naarmate hij dieper komt. Als je loslaat, schiet de bal weer naar boven — de duw van het water wint.
Oefening 5.7 ★
Schepen zijn van metaal gemaakt, en metaal is een zinkend materiaal. Welke vorm redt het schip? Welke proef uit het hoofdstuk laat dat zien?
Oplossing
Oplossing van Oefening 5.7.
De holle schaalvorm: een brede romp met hoge zijkanten geeft het water meer om tegenaan te duwen. Het kleibootje van Voorbeeld 5.8 laat het zien — hetzelfde materiaal, maar in schaalvorm drijft het.
Oefening 5.8 ★
Onderzoek het in bad: drijft of zinkt een volle, dichtgedraaide fles water? En diezelfde fles leeg, met de dop erop? Zeg eerst je gokken, en probeer het dan.
Oefening 5.9 ★★
Het kleibootje van Leo drijft prima — tot hij het weer tot een bal platdrukt, en het zinkt. “Het water werd moe van het vasthouden,” zegt Leo. Geef een betere verklaring, met behulp van Voorbeeld 5.8.
Oplossing
Oplossing van Oefening 5.9.
Het water wordt nooit moe. Platgedrukt tot een bal geeft de klei het water maar een klein rond onderkantje om tegenaan te duwen; gekneed tot een hol bootje spreidt dezelfde klomp zich breed uit, en de duw van het water op die hele onderkant is genoeg om het te dragen. De vorm is veranderd, niet het water.