Natuurkunde
Relativiteitstheorie
Einsteins relativiteitstheorie beschrijft hoe tijd en ruimte dynamisch zijn en onlosmakelijk aan elkaar zijn geknoopt in één geheel: de ruimtetijd. Alles wat zich in de tijd en ruimte bevindt, moet zich aan haar regels houden. Geen wonder dus, dat de relativiteitstheorie de gehele natuurkunde op zijn kop zette toen zij op het begin van de 20e eeuw geintroduceerd werd. Nu, meer dan een eeuw later, zien we dat metingen aan zwarte gaten, zwaartekrachtsgolven, en het expanderende universum steeds nauwkeuriger worden, en dat de relativiteitstheorie meer en meer de hoofdrol speelt bij het ontrafelen van de grootste mysteries van tijd, ruimte, materie, en het heelal.
Deze website is bedoeld voor docenten natuurkunde die de relativiteitstheorie beter willen leren kennen, en die willen zien hoe zij ingebed kan worden in de rest van het examencurriculum.
Toch heeft het nog lang geduurd voor de speciale relativiteitstheorie haar intrede deed in het middelbaar onderwijs. In 2016 werd het voor het eerst geintroduceerd als (school)examenonderdeel, in de vorm van een van de vier keuzemodules van het VWO curriculum. Veel docenten geven hier graag les over, en laten de leerlingen kennis maken met de prachtige schoonheid van gekromde ruimtetijd en al haar wonderlijke voorspellingen.
De website bestaat uit zes videos, waarin de theorie stap voor stap wordt opgebouwd. In de videos staat het natuurkundige inzicht voorop. Bij elke video hoort ook een dictaat, waarin de wiskundige stappen in detail worden uitgelegd, voor de docent of leerling die graag precies wil weten waar de formules vandaan komen. De afleiding van de theorie behandelt zowel de Speciale als de Algemene Relativiteitstheorie, en doet dat op een verrassende en originele wijze.
Aan de hand van inertiaalstelsels zien we hoe de mechanica van Newton verklapt waarom zwaartekracht bestaat, dat de Wetten van Maxwell verraden dat er een speciale snelheid bestaat in de natuurkunde, en hoe daaruit de regels van tijd en ruimte afgeleid kunnen worden. Daarna zien we hoe deze nieuwe tijdruimte-regels de bewegingswetten van Newton aanpassen, en we zo de relativistische versie van de Tweede Wet van Newton vinden. Tenslotte maken we de sprong naar de Algemene Relativiteitstheorie, en zien we dat goed snappen wat massa is rechtstreeks leidt naar gekromde ruimtetijd, met als speciale voorbeelden de zwarte gaten en zwaartekrachtsgolven. Als bonus zien we zelfs dat de relativiteitstheorie geheel kan worden afgeleid uit de wetten van Newton!
Einstein Telescope Education Centre
Het Einstein Telescope Education Centre (ETEC) laat leerlingen uit 4 en 5 havo en 5 en 6 vwo kennismaken met de Einstein Telescope. Een dag lang ervaart een klas hoe het is om als team technische problemen op te lossen met natuurkunde als basis. De leerlingen treden één dag in de voetsporen van wetenschappers.