|
|
De natuurkunde in alledaagse apparaten
|
|
Originele titel: Cédric Ray en Jean-Claude Poizat
La physique par les objets quotidiens
|
Type:
|
Hardcover
|
|
Uitgever:
|
Veen Magazines
|
|
Gewicht:
|
Onbekend
|
|
Aantal Pagina's:
|
230
|
|
ISBN:
|
90-8571-253-X
|
|
ISBN-13:
|
978-90-8571-253-4
|
|
Categorie:
|
Wetenschap & techniek
|
|
Richtprijs:
|
€ 42,5
|
Korte Inhoud
De koelkast houdt melk, vlees en eieren koud, de cd-speler maakt muziek, het kwartshorloge tikt de seconden weg en de rookmelder wacht op de eerste tekenen van brand. Bijna niemand staat stil bij de natuurkunde die erachter schuilgaat.
Weet je waarom de draad van een gloeilamp licht uitstraalt, hoe een kwartskristal een seconde kan tellen of waaruit een lcd - scherm bestaat? Met behulp van welk effect - waarvoor Albert Fert in 2007 de Nobelprijs voor de natuurkunde kreeg - worden de gegevens op een harde schijf gelezen, en wat is het geheim van navigatie met GPS - satellieten?
Kortom: weet je hoe dingen werken die we in het dagelijkse leven gebruiken, en waarvan de natuurkundige principes ons vaak onbekend zijn? Dat is het onderwerp van dit boek. Je kunt het op verschillende niveaus lezen, en iedereen zal er veel van zijn gading in vinden. De uitleg van de auteurs is met veel afbeeldingen verrijkt. Er zijn kaders om je kennis te verdiepen en analogieën om de meest abstracte verschijnselen beter te begrijpen. En dan is er bij elk onderwerp nog een vraagbaak om je nieuwsgierigheid te bevredigen. Dit werk is een eerbetoon aan de schoonheid van de fysica en biedt alle elementen voor een 'natuurkundige vorming' en om je eigen onderzoek uit te voeren in de steeds ingewikkelder wereld om ons heen.
Uittreksel
Kwartshorloge
Kwarts - of SiO2- is beslist geen zeldzame stof. Een wit zandstrand bestaat er bijvoorbeeld voor een groot deel uit. Zuivere kristallen komen voor als kubussen en zeshoeken en hebben bijzondere eigenschappen. Zo toonden de broers Pierre en Jacques Curie in 1880 aan dat kwarts onder druk een elektrische spanning opbouwt. Als het kristal vervormt, verstoort dat de symmetrische vorm van de kubussen of de zeshoeken en krijgt het een elektrische lading. Andersom werkt het ook: het kristal gaat trillen als er spanning op staat.
Met deze kennis in het achterhoofd bouwden onderzoekers in het Amerikaanse Belllaboratorium in 1927 het eerste 'kwartshorloge' , ter grootte van een buffetkast. Het duurde tot 1980 voordat het draagbare kwartshorloge voor iedereen bereikbaar werd.
Een batterij levert de energie om een speciaal geslepen kristal met de juiste frequentie te laten trillen. Een trillingsfrequentie van 1 hertz komt precies overeen met één tik per seconde van het uurwerk.
Koelkast
Het idee om levensmiddelen te bewaren door ze te koelen is al eeuwen oud: de Romeinen verpakten aan het begin van onze jaartelling al vis uit de Rijn in ijs om deze naar Rome te vervoeren. De hedendaagse koelkast werkt anders. Hierin perst een compressor koude, gasvormige koelvloeistof samen, waardoor de temperatuur en de druk omhoog gaan. Het opgewarmde gas verandert door de hoge druk in een vloeistof die heter is dan de omgeving.
Vervolgens geeft de vloeistof in een condensator - het zwarte rek aan de achterzijde van de koelkast - zijn warmte af aan de omgeving. Daarna passeert de vloeistof een expansieventiel, waardoor de temperatuur en de druk weer dalen en er een vloeistof-gasmengsel ontstaat. Dat mengsel neemt de warmte op uit de koelkast, waarna de cyclus opnieuw begint.
Tot 1989 werd freon gebruikt als koelvloeistof. Dat is inmiddels verboden vanwege de schadelijke effecten voor de ozonlaag. Nu gebruiken fabrikanten onder meer isobutaan.
Rookmelder
Waar rook is, is vuur, zei Tijl Uilenspiegel ooit. Van die wetenschap maken ook de rookmelders gebruik, die inmiddels in veel woningen zijn geïnstalleerd. Rook bestaat uit kleine roetdeeltjes, die bij brand door de lucht gaan zweven. Het is zaak om deze vroegtijdig te detecteren, en dat kan met rookmelders. Ze zijn er in twee soorten: optische en ionisatiemelders.
In een optische melder stuurt een ledlampje een permanente lichtstraal naar een foto-elektrische ontvanger. Als er rook door de melder zweeft, onderbreken de roetdeeltjes de lichtstraal, en gaat er een alarm af.
In een ionisatierookmelder produceert het radioactieve americium-241 straling die elektronen onttrekt aan luchtdeeltjes die door de melder stromen. Deze worden daardoor elektrisch geladen. Twee elektroden, een plus en een min, meten vervolgens een energieverschil in de constante stroom geïoniseerde lucht.
Als er roetdeeltjes meekomen, kunnen de heliumkernen niet genoeg luchtdeeltjes ioniseren. De elektroden meten een kleiner energieverschil, en het alarm gaat af.
Navigatie
Met de aanschaf van een navigatiesysteem koopt de consument tegelijk toegang tot een serie gps-satellieten die in een baan om de aarde draaien. Het maakt gebruik van een aantal satellieten die zich op een hoogte van 2300 kilometer met 13.000 kilometer per uur door de ruimte verplaatsen. Met die snelheid 'hangen' ze continu boven hetzelfde punt op aarde.
Om de positie van de gps-ontvanger, zoals een navigatiesysteem of een smartphone, te bepalen, zijn minimaal vier satellieten nodig. De satellieten zenden continu tijdsignalen uit en de ontvanger pikt die informatie op. Het systeem berekent vervolgens de afstand tot de satellieten en bepaalt daarmee de positie van de ontvanger tot 10 meter nauwkeurig. Hoe exact de plaatsbepaling is, hangt vooral af van de precisie van de tijdmeting. Gps-satellieten werken daarom altijd met atoomklokken.
Vijf grondstations, die worden beheerd door het Amerikaanse leger, zorgen ervoor dat de satellieten goed blijven functioneren. Bij elke passage controleert zo'n station de baan en de werking van de satelliet en checkt de nauwkeurigheid van zijn atoomklok.
Recensie
door
Tsenne Kikke
Dit rijk geïllustreerde boek beschrijft welke natuurkundige processen ervoor zorgen dat allerhande apparatuur, die we dagelijks gebruiken, hun werk op de juiste manier doen. Het informatieve werk behandelt de volgende onderwerpen: gloeilamp, spaarlamp, kwartshorloge, televisie, koelkast, rookmelder, magnetron, elektrische kookplaat, compact disc, lcd-scherm, harde schijf, fotokopieermachine, gps-navigatie, echografie, röntgenapparatuur, kernreactor.
In kaders met verschillende steunkleuren (pasteltint) wordt dieper ingegaan op de stof. Het onderwerp wordt in een zogenaamde 'notendop' kort samengevat. Effectief zijn de vragen aan het eind van ieder behandeld onderwerp die uitgebreid worden beantwoord.
Het boek heeft een helder taalgebruik. Prima tabellen en figuren in kleur. Soms een wat drukke lay-out; behoorlijke bladspiegel. Het logisch opgebouwde boek is geschikt voor lezers op hbo-niveau. Goed bruikbaar als bron voor scripties. Achterin een bronvermelding van de illustraties, een internationale bibliografie algemeen én gerangschikt per onderwerp, plus een alfabetisch register
|