• Download hier hoofdstuk 4 ' Magnetische knopen' 

Filmpjes

Meer informatie over magnetisme 

• Filmpje van Willem Wever over hoe een magneet werkt
• Filmpje van Het Klokhuis over het magnetisme van de aarde 
• Filmpje van Full Proof met allerlei proefjes 
• Hoofdstuk 3 Magneten uit boek 8 van deze boekenreeks gaat over hoe magneten werken en welke invloed licht hierop heeft
   

Meer informatie over data en computer 

• Filmpje van het Jeugdjournaal over protesten tegen een nieuw datacentrum
• Filmpje en opdrachten van Het Klokhuis over het binaire getallenstelsel
• Filmpje van NEMO Kennislink over hoe een computer werkt
• Animatie van NTR over het digitaal opslaan van informatie

Leerlingen onderzoeken de kracht van het aantrekken en afstoten tussen magneten en ontdekken dat deze kracht een richting heeft. 

Subthema
Noord- en zuidpool

Doelen

•  Leerlingen leren dat de kracht van het aantrekken en afstoten tussen twee magnetische voorwerpen magnetisme is.
• Leerlingen leren dat niet alle magneten even sterk zijn.
• Leerlingen leren dat magneten twee verschillende polen en daarmee een richting hebben.

Duur
45 minuten

Werkvorm
Twee- of drietallen is ideaal, als benodigdheden de beperkende factor zijn dan zijn grotere groepjes ook prima

Benodigdheden

•  Timer op digibord

Per groepje:

• 6 magneten van verschillende vormen, groottes en sterktes. Het is handig als minstens 1 magneet een gemarkeerde noord- en zuidpool heeft, deze is namelijk ook nodig voor activiteit 3.
• 6 stickertjes om de magneten mee te labelen
• Verschillende magnetische materialen (materialen die door een magneet worden aangetrokken), waaronder in ieder geval een paperclip, verder bijvoorbeeld jampotdeksels, schroefjes, etc.
• Verschillende niet-magnetische materialen zoals karton, plastic, plexiglas, blik, aluminium, etc.
• Liniaal
• Papier om aantekeningen te maken
• Werkblad ‘Zwakke en sterke magneten’
• Codeblad ‘Zwakke en sterke magneten’

Voorbereiding
Orden van tevoren de magneten op sterkte. Hoe je dit doet, lees je in de activiteitbeschrijving hieronder. Geef iedere magneet een sticker en schrijf hierop de juiste letter met behulp van de tabel. 

Deze code geeft het juiste antwoord op het codeblad. 

Minst sterk <---------------------------------------------------------------------------------------> Meest sterk

Activiteit
Ronde 1
Geef ieder groepje de zes magneten en de magnetische en niet-magnetische materialen. Het is de bedoeling dat de leerlingen de eigenschappen van magneten gaan ontdekken door vrij te experimenteren. Laat ze dus zelf bepalen wat ze doen en hoe ze dit doen. Mochten leerlingen niet goed weten wat ze moeten doen, dan kun je ze op weg helpen met een idee, bijvoorbeeld testen of de magneten elkaar aantrekken of juist afstoten, welke materialen magnetisch zijn of dat er materialen zijn die de kracht van magneten kan tegenhouden. Bespreek deze ronde kort na: wat hebben de leerlingen ontdekt? Zorg dat de leerlingen in ieder geval weten dat een magneet een noord- en zuidpool heeft. Dezelfde polen stoten elkaar af, verschillende polen trekken elkaar aan. 

Ronde 2
In de tweede ronde onderzoeken de groepjes welke magneet het sterkst is. Geef de groepjes het werkblad, de zes gelabelde magneten en een paperclip. 

 Start voor de escaperoom de timer op het digibord en laat alle leerlingen tegelijk beginnen aan de opdracht.

Nadat de leerlingen hun voorspellingen hebben opgeschreven over welke magneet het sterkst en welke het zwakst is, laat je ze zelf nadenken hoe ze gaan bepalen wat de volgorde van sterkte is. Lukt dit niet, dan kun je ze de volgende proefopstelling geven: laat de leerlingen een liniaal op een vel papier leggen. Ze zetten een potloodstreepje naast de 0 van de liniaal en leggen hier de paperclip. Aan het andere uiteinde van de liniaal leggen ze een magneet. De leerlingen meten vervolgens de sterkte van de magneet door deze langzaam langs de liniaal te schuiven en te kijken vanaf welke afstand de paperclip begint te bewegen. Op die afstand zetten ze een tweede streepje op het papier.

De leerlingen schrijven hun gemeten afstanden in de tabel en kunnen eventueel met de gegevens die ze hebben gevonden een staafdiagram maken. Zijn hun voorspellingen uitgekomen?

 De letters op de magneten vormen de code die de leerlingen nodig hebben voor het codeblad. Als een groepje denkt het goede antwoord te hebben, dan kunnen ze dit bij jou controleren en schrijf je de behaalde tijd op hun escaperoomblad. 

Afronding
Als ieder groepje de antwoorden heeft gevonden, bespreek je de activiteit klassikaal na. Hebben de leerlingen in ronde 1 ontdekt welke materialen de kracht van een magneet kunnen tegenhouden? Is er een verschil tussen magnetische en niet-magnetische materialen? Zijn de voorspellingen van de leerlingen in ronde 2 uitgekomen? Wat was er anders dan verwacht? Kunnen de leerlingen dit verklaren? Leg uit dat het niet zo hoeft te zijn dat de grootste magneet ook de sterkste is. De kracht van een magneet hangt namelijk ook af van het materiaal waar die van gemaakt is. Zijn er groepjes die nog andere bijzondere dingen hebben ontdekt? Hoe zou je die kunnen verklaren? 

Verbinding met het thema
Magneten zijn materialen die van zichzelf een kracht in zich hebben. Deze kracht kan je niet met het blote oog zien, maar het effect ervan kan je wel voelen. Zo hebben jullie gemerkt dat twee verschillende magneten elkaar kunnen aantrekken en afstoten. Of ze elkaar aantrekken of afstoten, hangt af van welke richting de magneten op wijzen. Een magneet heeft namelijk twee polen. Deze worden noordpool en zuidpool genoemd, net zoals de aarde een noordpool en zuidpool heeft. Twee gelijke polen stoten elkaar af, maar twee verschillende polen trekken elkaar aan. Een magneet kan ook andere materialen aantrekken, zoals sommige metalen. De kracht van de magneet hangt dus af van het soort materiaal. Sommige kleine magneten zijn daardoor veel sterker dan andere magneten die veel groter zijn. Magneten van neodymium zijn daar een voorbeeld van. De kracht van een neodymium magneet kan zelfs zo sterk zijn, dat je hem niet meer met je handen los kunt krijgen van ijzer. Vanwege hun unieke eigenschappen hebben magneten veel toepassingen. Je kunt ze bijvoorbeeld gebruiken om (grote) voorwerpen mee op te tillen. Magneten hebben ook iets magisch, ze bestaan al heel lang en steeds verrassen de eigenschappen ons weer. 

Tips

• Magneten van het materiaal neodymium zijn erg sterk, dus deze kunnen een goede keuze zijn om meer variatie in sterkte te creëren.
• Het werkt erg goed om een papieren liniaal te gebruiken, bijvoorbeeld van de Ikea of de Gamma.

Leerlingen leren dat magneten kunnen worden gebruikt voor dataopslag. Ze gebruiken een binaire puzzel om de link te leggen tussen de richting van de magneet en een binair getal.

Subthema’s

• Noord- en zuidpool
• Informatie opslaan

Doelen

• Leerlingen leren dat computers maar twee getallen gebruiken (0 en 1).
• Leerlingen leren dat magneten twee standen hebben (noordpool omhoog/omlaag).
• Leerlingen ontdekken dat de richting van de magneet gebruikt kan worden voor dataopslag.

Duur
30 minuten

Werkvorm
In twee- of drietallen

Benodigdheden

•  Timer voor op het digibord

Per groepje:

• Puzzel ‘Magnetische bits’
•  Codeblad ‘Magnetische bits’

​Voorbereiding
Print de puzzel voor ieder groepje op A3-formaat.

Activiteit
Herinner de leerlingen dat ze in activiteit 1 ‘Zwakke en sterke magneten’ hebben ontdekt dat Herinner de leerlingen eraan dat ze in activiteit 1 ‘Zwakke en sterke magneten’ hebben ontdekt dat magneten elkaar kunnen aantrekken, maar ook afstoten. Dit komt omdat iedere magneet twee polen heeft, een noord- en een zuidpool. Vertel dat computers ook veel gebruik maken van magneten. De taal die computers gebruiken bestaat namelijk uit niets anders dan nullen en enen. En deze nullen en enen worden in het geheugen van een computer opgeslagen met behulp van kleine magneetjes. De stand van de magneet wordt dan bepaald door de richting waarin de polen wijzen. Als de noordpool omhoog wijst, geeft de magneet 1 aan. Als de zuidpool omhoog wijst, juist een 0. Dit worden magnetische bits genoemd (afkorting van het Engelse binary digits). Met deze nullen en enen heb je genoeg om alle mogelijke complexe informatie op te slaan die je maar wilt. Je kunt hiermee namelijk een soort geheimschrift maken waarmee je alle woorden kunt maken, maar ook alle programmeertaal die nodig is om een computer te laten draaien.

Start voor de escaperoom de timer op het digibord. Laat de leerlingen in twee- of drietallen de puzzel oplossen. Als een groepje vastloopt, kun je ze een tip geven. Het is de bedoeling dat ze eerst met behulp van de twee spelregels het raster invullen. Daarna tekenen ze op de stippellijntjes nog vier magneten. Het cijfer boven elke kolom geeft aan welk vakje bepaalt of bij de magneet de 106 Magnetische knopen noordpool omhoog staat (als het vakje een 1 heeft), of dat de zuidpool omhoog staat (als het vakje een 0 heeft). Dit is waar de hint op de puzzel naar verwijst.

Als het groepje een oplossing heeft gevonden, geef je ze het codeblad waaruit ze de letter voor deze activiteit kunnen halen. Als ze de goede letters hebben gevonden, controleren ze dit bij jou en schrijf je hun tijd op het escaperoomblad. 

Afronding
Bespreek de puzzel na. Hoe vonden de leerlingen het om te doen? Was het moeilijk of niet? Hebben de leerlingen de link tussen 0/1 en de richting van de magneet ontdekt?

Verbinding met het thema
Magneten worden heel veel gebruikt voor dataopslag. Een eenvoudige foto opslaan kost bijvoorbeeld al snel 24 miljoen bits. Dat betekent 24 miljoen magneetjes. Een gewone harde schijf bevat daarom biljoenen magneetjes (1 biljoen = 1000 miljard = 1 miljoen x 1 miljoen). Met een smartphone heeft iedereen tegenwoordig een camera op zak en daardoor produceren we steeds meer foto’s en filmpjes. Daarom is er veel vraag naar manieren om gegevens veel sneller en op steeds kleinere magneetjes op te slaan zodat het minder ruimte inneemt. Bovendien kost al die opslag heel erg veel energie. Dus het moet ook steeds energiezuiniger. Het liefst sneller, kleiner en zuiniger tegelijk. Maar dat is heel erg moeilijk en we lopen tegen de grenzen van onze kennis aan. Daarom is onderzoek nodig, zodat we nieuwe kennis ontwikkelen en voorbij de problemen van vandaag kunnen kijken.

Leerlingen ontdekken dat ze een voorwerp zoals een naald en een spijker magnetisch kunnen maken door er met een magneet langs te strijken. Op deze manier worden alle kleine magneetjes in het voorwerp opgelijnd: ze wijzen dezelfde kant op. Door de magneet om te draaien, ontdekken de leerlingen dat je het voorwerp vervolgens kunt ompolen.

Subthema
Noord- en zuidpool

Doelen

• Leerlingen leren dat magneten bestaan uit allemaal kleine magneetjes.
• Leerlingen leren een metalen naald en/of spijker magnetisch maken.
• Leerlingen leren een magneet ompolen.

Duur
45 minuten

Werkvorm
In twee- of drietallen

Benodigdheden

• Timer op digibord
• Filmpje van SchoolTV over de werking van magneten
• PowerPointpresentatie ‘Magnetische deeltjes’

Per groepje:

• Magneet waarvan de noord- en zuidpool gemarkeerd is
• Twee naalden (standaard stalen naalden voldoen, een plastic naald niet) en twee spijkers (de standaard spijker van verzinkt staal voldoet, spijkers van roestvrijstaal, aluminium of edelmetaal niet). Zorg dat de spijkers en naalden ongeveer even groot zijn.
• Werkblad ‘Oplijnen en ompolen’

Activiteit
Deel 1: Een spijker ‘oplijnen’
Begin de activiteit met het filmpje van SchoolTV over de werking van magneten. Vertel dat de leerlingen gaan onderzoeken hoe je met een magneet een ander voorwerp magnetisch kunt maken, in dit geval een spijker. Om dit voor elkaar te krijgen, zullen ze de spijker moeten ‘oplijnen’. Ze strijken dan met de punt van de spijker steeds langs dezelfde pool van de magneet. Laat ze dit vervolgens in tweetallen proberen. Geef ieder tweetal hiervoor naast de magneten ook een spijker en een naald. In deze fase is het prima om ze weer een beetje te laten aanrommelen. Mochten de leerlingen niet goed weten wat ze moeten doen, dan kun je ze op weg helpen. Laat ze twintig keer langzaam met de punt van de spijker langs de noordpool van de magneet strijken. De noordpool is meestal aangegeven met rood. Is de spijker hier magnetisch van geworden? Hoe kun je dat zien? Lukt het ze bijvoorbeeld om de naald op te pakken met de spijker?

Deel 2: Ompolen van een magneet
Geef ieder tweetal het werkblad, de twee magneten, twee spijkers en twee naalden.

Start voor de escaperoom de timer op het digibord.

De leerlingen gaan nu met twee opdrachten onderzoeken of het uitmaakt op welke manier je de spijker of naald oplijnt. In de eerste opdracht is het de bedoeling dat de leerlingen een naald en spijker oplijnen. Ze strijken 20 keer met de punten van de naald en de spijker langs de noordpool van de magneet. Vervolgens onderzoeken ze welke kanten van de spijker en naald elkaar aantrekken. Het is handig om een spijker en naald te gebruiken met twee duidelijk verschillende kanten (punt en platte kop van de spijker, punt en oog van de naald).

In de tweede opdracht lijnen ze de tweede naald en de tweede spijker nog een keer op, alleen nu draaien ze de spijker om. Deze keer strijken ze met de platte kop van de spijker langs de noordpool van de magneet. Vervolgens testen ze nog een keer welke kanten van de spijker en de naald elkaar aantrekken. Door de spijker om te draaien, wordt de spijker ‘omgepoold’. De polen van de spijker zitten daardoor aan de andere kant.

Maak duidelijk dat de leerlingen er bij deze opdrachten op moeten letten dat ze de spijkers en naalden niet moeten laten vallen en ook niet te lang moeten laten liggen voor ze hun experiment uitvoeren. De magnetische eigenschappen kunnen namelijk verdwijnen als de spijker of naald een stootje krijgt. Ook werkt het oplijnen maar kort. De spijker of naald zal na een korte tijd weer terug gaan naar de normale, niet-magnetische staat.

Beide opdrachten geven de leerlingen een letter voor het escaperoomblad. Als een groepje denkt het goede antwoord te hebben, dan kunnen ze dit bij jou controleren en schrijf je hun tijd op.

Afronding
Bespreek klassikaal na wat de leerlingen hebben ontdekt in de verschillende opdrachten. Vraag de leerlingen hoe ze denken dat het komt dat in de tweede opdracht de aantrekking tussen de spijker en de naald werd omgedraaid. Leg uit dat dit komt doordat ze de spijker hebben ‘omgepoold’. Bij de eerste opdracht streken de leerlingen met de noordpool van de magneet van de kop van de spijker naar de punt. Daardoor richten de magnetische deeltjes binnenin de spijker allemaal met hun zuidpooltje naar de punt, zoals je kunt zien in de eerste dia van de PowerPointpresentatie. Omdat de hoofdletter N erg lijkt op de hoofdletter Z, wordt de zuidpool op de magneetjes aangeduid met een ‘S’ van het Engelse ‘south’. In de tweede opdracht streken de leerlingen juist met de zuidpool van de magneet langs de spijker waardoor de magnetische deeltjes binnenin andersom gingen liggen, met de noordpooltjes naar de punt gericht. En dus eindigden de noord- en zuidpool van de spijker daardoor aan de andere kant. Dit kun je laten zien met de tweede dia.

Verbinding met het thema
Magneten bestaan uit allemaal kleine magneetjes, maar dit kan je met het blote oog niet zien. Toch kun je indirect wel aanwijzingen vinden voor het bestaan van dit soort kleine magneetjes in de grote magneet. Kijk bijvoorbeeld naar een metalen spijker. Deze is normaal niet magnetisch, maar je kan hem wel magnetisch maken door er een aantal keer met een sterke magneet langs te strijken. Daarmee duw je alle kleine magneetjes in de spijker dezelfde kant op, dit noem je oplijnen. Strijk je daarna langs de spijker met de andere pool van de magneet, dan draaien de deeltjes zich weer om. Dit heet ompolen. 

In de modernste technologie voor magnetische harde schijven worden magneten ook voortdurend omgepoold om informatie op te slaan in magnetische bits. Dit ompolen gebeurt op een vergelijkbare manier als bij de spijker of naald. Een grote sterke magneet duwt de magnetische deeltjes in de magnetische bits allemaal de gewenste kant op. Deze techniek werkt al heel erg goed, maar om aan de toenemende vraag naar meer dataopslag te voldoen moeten magneten steeds kleiner worden gemaakt. Dit betekent dat er per magnetische bit steeds minder magnetische deeltjes zijn. Als dit aantal te klein wordt, lukt het niet meer om de magneet stabiel te houden. De magneet valt als het ware uit elkaar: alle magnetische deeltjes wijzen een andere kant op en kunnen niet meer netjes worden opgelijnd. Je kan dan dus geen informatie meer opslaan. Daarom zoeken wetenschappers en onderzoekers naar andere manieren om toch hele kleine magnetische bits te kunnen maken.

Leerlingen leggen knopen in een touw zonder de uiteindes hiervoor te gebruiken. Ze leren dat je hiervoor een trekkende en draaiende kracht gebruikt. 

Subthema
Magnetische knopen

Doelen

• Leerlingen leren hoe je magnetische knopen kan voorstellen.
• Leerlingen leren dat je iets moeilijks kan leren begrijpen door het eerst eenvoudiger te maken.
• Leerlingen ontdekken dat tegengestelde draaiingen een touw automatisch in de knoop kan brengen.

Duur
45 minuten

Werkvorm
In twee- of drietallen

Benodigdheden
Per groepje:

• Springtouw, of een ander dik touw of koord 
• Werkblad ‘Magneten in de knoop' 

Activiteit
In activiteit 2 ‘Magnetische bits’ hebben de leerlingen geleerd dat je een magneetje kunt gebruiken om een 0 of een 1 op te slaan in een computer. Als de magneet omhoog staat met de noordpool, dan is het een 1. En als de zuidpool omhoog wijst is het een 0. Leg uit dat dit heel erg goed werkt (alle computers gebruiken magneetjes op deze manier), maar dat het wel nadelen heeft. Want hoewel de magneten die gebruikt worden in een computer al heel erg klein zijn, heb je nog steeds een enkele magneet nodig om een 0 of een 1 te kunnen maken. Dus als je bijvoorbeeld een foto wil opslaan van 2MB, dan heb je daar 16 miljoen magneetjes voor nodig! Daarom wil je steeds kleinere magneetjes gebruiken, maar op zeker moment wordt de magneet zo klein dat het materiaal niet meer magnetisch is. Daarom zoeken onderzoekers ook naar andere manieren om dit aan te pakken. In plaats van de hele magneet om te draaien om te laten zien dat een 0 in een 1 is veranderd, kun je ook een klein knoopje binnenin de magneet leggen. Als er een knoopje in zit, dan is het een 1. Zit er geen knoopje, dan is het een 0. Maar hoe werkt dat nou, een knoopje in een magneet leggen? Om duidelijk te maken hoe dit werkt, gebruiken jullie in deze activiteit touwen in plaats van een magneet. 

Verdeel de klas in twee- of drietallen en geef ieder groepje een touw. Vertel dat twee leerlingen het uiteinde van het touw moeten vasthouden en dat ze niet meer mogen loslaten. Ook mogen ze niet van hun plaats af stappen en mag het touw niet geknipt worden. Hiermee simuleren de leerlingen dat de magneet vast zit in de computer, en dat je deze niet stuk kunt maken om de knoop erin te leggen. Laat de leerlingen nu eerst met elkaar onderzoeken of het ze lukt om met deze spelregels een knoop in het touw te leggen.

Als ze het een tijdje hebben geprobeerd geef je de groepjes het werkblad. Ze krijgen de opdracht om in tegengestelde richting aan het touw te draaien tot het touw golvend wordt. Draai in die richting dat het touw strakker wordt opgewonden, anders werkt het niet en ontrafelt het touw. Daarna geeft een van hen een kort ‘duwtje’ tegen het touw, waardoor het touw heel even minder strak komt te staan. Hierdoor ontstaat er een kleine knoop in het touw, waarin het touw om zichzelf heen is gewikkeld. Vervolgens gaan de leerlingen verschillende eigenschappen van het gedraaide touw onderzoeken. Laat de leerlingen hierbij rollen verdelen: twee leerlingen houden het touw vast, een derde leerling observeert, leest de opdrachten voor en schrijft alle bevindingen op.

Door de vragen te beantwoorden krijgen de leerlingen twee letters die ze kunnen invullen op het escaperoomblad.

Afronding
Bespreek de activiteit klassikaal na. Wat hebben de leerlingen ontdekt? Hebben de groepjes verschillende antwoorden gevonden? Hoe zou dat komen?

Verbinding met het thema
Om te begrijpen hoe je een magneet in de knoop legt, helpt het om een magneet te vergelijken met een touw waar je aan trekt en aan draait. Door te trekken wordt het touw strakgetrokken; het is dan helemaal recht. Als je het touw vervolgens ook draait ontstaan er eerst golfvormen, die zich door steeds verder te draaien opdraaien tot een knoop. De trekkracht en draaikracht hebben dus verschillende effecten: de trekkracht wil het liefste een helemaal recht touw, de draaikracht wil het liefst een opgerold touw. 

In magneten heb je op dezelfde manier te maken met de competitie tussen twee krachten. Dit zijn krachten tussen de magnetische deeltjes in de magneet zelf. Je hoeft dus niet zelf te trekken of te draaien aan de magneet. De "trekkracht" in de magneet zorgt ervoor dat de magnetische deeltjes allemaal in dezelfde richting wijzen. Vervolgens kun je een "draaikracht" toevoegen die ervoor zorgt dat ieder magnetisch deeltje iets gedraaid is ten opzichte van het deeltje ernaast. Heeft een magneet beide krachten, dan kunnen er net zoals in het touw stabiele "knopen" in de magneet ontstaan. 

Hoe krijg je een knoop er nu heel snel in? Dit kunnen we ook begrijpen uit het voorbeeld van het touw. Als je hard aan het touw trekt en je draait het een beetje strakker tot je net geen knoop hebt, dan krijg je toch een knoop als je de trekkracht heel kort minder maakt en dan weer aantrekt. De balans tussen de draaikracht en de trekkracht is dan heel even verstoord, waardoor de draaikracht snel een knoop kan leggen. In de magneet wordt de balans tussen de krachten veranderd door de magneet heel snel te verwarmen. Op deze manier kun je dus heel snel een magneet in de knoop leggen.

Leerlingen bouwen een slinger van lego en gebruiken een elektrische tandenborstel om deze rechtop te laten staan. 

Subthema
Stabiliteit

Doelen

• Leerlingen leren het verschil tussen stabiel en instabiel.
• Leerlingen leren over evenwicht en niet-evenwicht.
• Leerlingen leren dat buiten evenwicht dingen mogelijk zijn die anders niet mogelijk zijn.

Duur
45 minuten

Werkvorm
Tweetallen is ideaal, als benodigdheden de beperkende factor zijn dan zijn grotere groepjes ook prima

Benodigdheden

• PowerPointpresentatie ‘LEGO bouwinstructies’
• Timer op digibord
• (Optioneel) Video van een trillende slinger die rechtop staat

Per groepje:

• Opgeladen elektrische tandenborstel (Sonic tandenborstels en tandenborstels met AA batterijen werken niet voor deze activiteit)
• Setje van LEGO-onderdelen. Voor het tandwiel is LEGO-onderdeel 24505 (of 3648b uit de oudere sets) noodzakelijk. Andere tandwielen van hetzelfde formaat (zoals 3648a) passen namelijk niet op de tandenborstel.
• Codeblad ‘Trillende slinger’

Voorbereiding
Het is handig om van tevoren zelf al te oefenen met het bouwen van de slinger en het rechtop laten staan van de slinger met behulp van de tandenborstel. In de video kun je zien hoe de slinger rechtop staat met behulp van de trillende tandenborstel. Tip: Zorg dat je de slinger niet blokkeert met een van de uitstekende stokjes. Zorg er ook voor dat de tandenborstels opgeladen zijn aan het begin van de activiteit.

Activiteit
Geef ieder groepje een setje LEGO. Toon de tweede dia van de PowerPoint op het digibord en laat de leerlingen met behulp van de instructies een slinger bouwen. Hierna onderzoeken ze of het ze lukt om deze (stabiel) omhoog te laten staan. In theorie is het mogelijk om met heel veel geduld en precisie de slinger rechtop te laten balanceren. Zodra je echter een kleine beweging maakt valt hij weer naar beneden, daarom noem je dit niet stabiel (instabiel).

Geef ieder groepje nu ook een elektrische tandenborstel. Toon de derde dia op het digibord en laat ieder groepje opnieuw een slinger bouwen volgens de instructies. Let op: deze is net anders dan de eerste slinger. Daarna mogen ze de tandenborstel aanzetten. Lukt het de leerlingen om de slinger omhoog te laten staan als de tandenborstel aan is? En wat als hij uit is? Geef de leerlingen de verschillende lengtes slingers.

Start voor de escaperoom de timer op het digibord.

Laat de leerlingen onderzoeken met welke lengte(s) het ze lukt om de slinger omhoog te laten staan als de tandenborstel aan staat. Het telt als de slinger na een klein tikje weer terugkomt in de bovenste positie. 

Als het groepje heeft bepaald met welke lengtes het lukt om de slinger omhoog te laten staan, geef je ze het codeblad om de letter voor deze activiteit te kunnen bepalen. Als ze een antwoord hebben gekozen kunnen ze dit bij jou laten controleren en schrijf je hun tijd op het escaperoomblad. Als het goed is, hebben de leerlingen ontdekt dat de langste van de slingers niet of slecht rechtop kan blijven staan, terwijl de middellange en korte slingers dat wel doen.

Afronding
Wat hebben de leerlingen ontdekt? Is een langere slinger altijd beter? En hoe zit dat met een hele korte slinger? Vertel dat een slinger twee standen heeft. Hij kan naar beneden hangen, maar hij kan ook rechtop staan naar boven. Als je heel erg je best doet, lukt het ook om de slinger omhoog te laten staan zonder de tandenborstel te gebruiken. Maar hij hoeft maar een zuchtje wind te vangen of een klein stootje te krijgen, en dan valt de slinger weer naar beneden. Je noemt deze stand naar boven daarom ‘instabiel’. De stand naar beneden blijft juist makkelijk bestaan. Zelfs als je er een klein stootje tegen geeft, gaat de slinger toch weer naar beneden hangen. Deze stand naar beneden noemen we ‘stabiel’. De leerlingen hebben ontdekt dat het wel mogelijk is om de slinger rechtop te laten staan als je hem heel snel laat trillen. Door het trillen is de stand omhoog toch stabiel geworden. De lengte van de slinger is daarbij wel belangrijk. Hoe langer de slinger, hoe moeilijker het is om deze met trillingen omhoog te houden. 

Verbinding met het thema
De trillende slinger is een voorbeeld van een systeem dat niet in evenwicht is. Door de slinger uit evenwicht te brengen, in dit geval door hem snel te laten trillen, kun je er voor zorgen dat een stand (boven of onder) die normaal gesproken instabiel is, toch stabiel wordt. Door de trillingen van een elektrische tandenborstel te gebruiken, wordt in deze activiteit de bovenste stand van de slinger dus toch stabiel. Dit werkt eigenlijk op dezelfde manier bij een magneet. Ook een magneet kent meerdere standen, bijvoorbeeld magneet omhoog en omlaag, of magneet met en magneet zonder knoop. De leerlingen hebben al geleerd dat in een magneet normaal gesproken alle magnetische deeltjes dezelfde kant op wijzen. Dit is de stand waarin de magneet ‘stabiel’ is. Als je zou proberen om een aantal magnetische deeltjes een andere kant op te laten wijzen, dan worden ze door de magnetische kracht vanzelf weer rechtgetrokken. Maar net als bij de slinger gebeurt er iets bijzonders als je de magneet heel snel laat trillen. Hiervoor gebruik je niet de trillingen van een elektrische tandenborstel, maar hele snelle verhitting waardoor de magnetische deeltjes zelf heel erg gaan bewegen. Op deze manier gaat de magneet zichzelf in de knoop leggen! Als de magneet niet in evenwicht is, gedraagt deze zich dus helemaal anders! 

Tip
Zorg voor voldoende opladers waarmee je alle tandenborstels voor de activiteit kan opladen.

Ga je aan de slag met een thema dan is het goed om de leidraad onderzoekend leren eerst te lezen. Aan de hand van de zeven stappen van onderzoekend leren laten we je zien hoe je een project in de klas kunt vormgeven. Daarnaast vind je in de leidraad ook hulpmiddelen die je helpen om de activiteiten uit te voeren in de klas.

• Ga naar de leidraad onderzoekend leren