Special relativity theory (SRT) has recently gained popularity as a first introduction to “modern” physics thinking in upper level secondary physics education. A central idea in SRT is the absolute speed of light, with light propagating with uniform speed relative to the reference frame of the observer. Previous research suggests that students, building on their prior understandings of light propagation and relative motion, develop misunderstandings of this idea. The available research provides little detail on the reasoning processes underlying these misunderstandings. We therefore studied secondary education students’ preinstructional reasoning about the speed of light in a qualitative study, probing students’ reasoning through both verbal reasoning and drawing. Event diagrams (EDs) were used as a representational tool to support student reasoning. Results show that students productively use EDs to reason with light propagation. In line with previous research, we found two alternative reference frames students could use for uniform light propagation. Most students show a flexibility in their use of reference frame: They not only evaluate light propagation in their preferred frame of reference, but also relative to other frames. Some students experienced conflict between an alternative reference frame and the speed of light and changed their reasoning because of that. This finding suggests promising directions for designing education.
LINK
The design and realization of a healthy indoor environment is a challenge that is investigated from different perspectives at the unit Building Physics and Systems (BPS; Faculty of Architecture, Building and Planning) of Eindhoven University of Technology. Performance requirements (for instance, with respect to air quality, thermal comfort and lighting) and performance based assessment methods are the point-of-departure, focusing at computational techniques supporting the design process. Different specific application fields such as dwellings, offices, schools, but also, operating theatres, churches, musea and multifunctional stadiums, underline the applied approach that is part of the research within the unit. In the design of healthy environments, the performance based design assessment is crucial in arriving at innovative design solutions and optimized indoor and outdoor environments. In this assessment computational support tools and experimental verification play an important role. However, assessing the right indicators in an objective way, applying the correct tools and correct application of these tools is not yet well established. Alongside, developments are still ongoing. The work performed in the unit by the different researchers relates to the research questions that can be derived from this notice. The paper gives an introduction to the Unit BPS and presents a brief overview of recent and ongoing research. An extensive list of references is provided for further reading and supports the conclusion that healthy environments can and should be addressed from a wide angle.
LINK
Research has shown that female students cannot profit as much as male students can from cooperative learning in physics, especially in mixed-gender dyads. This study has explored the influence of partner gender on female students’ learning achievement, interaction and the problem-solving process during cooperative learning. In Shanghai, a total of 50 students (26 females and 24 males), drawn from two classes of a high school, took part in the study. Students were randomly paired, and there were three research groups: mixed-gender dyads (MG), female–female dyads (FF) and male–male dyads (MM). Analysis of students’ pre- and post-test performances revealed that female students in the single-gender condition solved physics problems more effectively than did those in the mixed-gender condition, while the same was not the case for male students. We further explored the differences between female and male communication styles, and content among the three research groups. It showed that the females’ interaction content and problem-solving processes were more sensitive to partner gender than were those for males. This might explain why mixed-gender cooperation in physics disadvantages females in high schools.
MULTIFILE
Road freight transport contributes to 75% of the global logistics CO2 emissions. Various European initiatives are calling for a drastic cut-down of CO2 emissions in this sector [1]. This requires advanced and very expensive technological innovations; i.e. re-design of vehicle units, hybridization of powertrains and autonomous vehicle technology. One particular innovation that aims to solve this problem is multi-articulated vehicles (road-trains). They have a smaller footprint and better efficiency of transport than traditional transport vehicles like trucks. In line with the missions for Energy Transition and Sustainability [2], road-trains can have zero-emission powertrains leading to clean and sustainable urban mobility of people and goods. However, multiple articulations in a vehicle pose a problem of reversing the vehicle. Since it is extremely difficult to predict the sideways movement of the vehicle combination while reversing, no driver can master this process. This is also the problem faced by the drivers of TRENS Solar Train’s vehicle, which is a multi-articulated modular electric road vehicle. It can be used for transporting cargo as well as passengers in tight environments, making it suitable for operation in urban areas. This project aims to develop a reverse assist system to help drivers reverse multi-articulated vehicles like the TRENS Solar Train, enabling them to maneuver backward when the need arises in its operations, safely and predictably. This will subsequently provide multi-articulated vehicle users with a sustainable and economically viable option for the transport of cargo and passengers with unrestricted maneuverability resulting in better application and adding to the innovation in sustainable road transport.
Sensoren gebaseerd op nanotechnologie worden beschouwd als een technologie die sterk kan bijdragen aan de kwaliteit van de gezondheidszorg en aan het verminderen van de zorgkosten. Door hun extreme gevoeligheid zijn dit type sensoren in staat om met kleine monstervolumes in korte tijd een nauwkeurige diagnose te kunnen stellen op basis van bijvoorbeeld bloed-, speeksel-, adem- of urinemonsters. Concreet betekent dit dat met dit type sensoren eenvoudige analyses mogelijk zijn, waardoor er extra mogelijkheden naast bestaande, vaak uitgebreide, analyselaboratoria ontstaan. Hoewel er een divers aantal sensorprincipes beschikbaar is, zijn er tot op heden nog nauwelijks praktische toepassingen gerealiseerd. De reden is dat er nog een aantal technische stappen te zetten zijn om van een laboratorium-prototype sensor tot een compleet analyse-apparaat te komen. Binnen het huidige project willen de consortiumpartners deze ontwikkeling uitvoeren voor een optische nanosensor, waarbij wordt voortgebouwd op de kennis en ervaring die binnen het lectoraat NanoPhysics Interface is opgedaan in de afgelopen twee jaren. Specifiek zal worden gekeken naar twee belangrijke aspecten: het aanbrengen van de gevoelige laag en de elektronische interface. Belangrijke aspecten hierbij zijn dat de gevoelige laag (die een interactie heeft met de op te sporen stoffen) lokaal op de juiste plek op de sensor wordt aangebracht en een goede hechting vertoont. Voor sommige toepassingen kan het tevens nodig zijn dat er verschillende gevoelige lagen op een chip (met meerdere sensoren) gecombineerd kunnen worden. Voor de uitlees-elektronica zal met name gekeken worden naar de optische aansluiting op de chip (die eenvoudig te vervangen moet zijn), naar mogelijkheden tot miniaturisatie (om de meting zo flexibel mogelijk te kunnen inzetten) en naar de eisen aan de gebruikersinterface (afhankelijk van de toepassing en de doelgroep). Uiteindelijk is het de bedoeling dat het geheel samengevoegd wordt in een demonstrator-opstelling. Vanwege de huidige kennis binnen het lectoraat op het gebied van metingen aan het menselijk metabolisme via biomarkers op de huid, is ervoor gekozen om deze toepassing voor de demonstrator te gebruiken.
Nauwkeurige en snelle detectie van verontreinigingen in voedselproducten is een noodzakelijk maar vaak lastig en technisch ingewikkeld proces. Huidige gouden standaard methoden zijn vooral gebaseerd op nauwkeurige maar dure lab technieken die verontreinigingen kunnen detecteren in verschillende samples. Snellere en goedkopere beschikbare alternatieve technieken bestaan veelal uit dipstick methoden die onvoldoende nauwkeurig zijn en slechts één stof kunnen detecteren. De recente fipronil-affaire laat nogmaals zien dat, ondanks de enorme technologische vooruitgang in detectie technologie, er nog steeds een grote behoefte is aan goedkope, snelle en betrouwbare tests voor het routinematige screenen van voedselproducten. De zuivelindustrie is zeer geïnteresseerd in een snelle, handzame en kosten-effectieve methode om verontreinigingen zoals antibiotica en bacteriën in melk, wei en babyvoeding te detecteren, omdat de huidige standaard detectie methoden, die zij gebruiken, duur en zeer tijds- en arbeids-intensief zijn. Het duurt meestal uren tot dagen voordat een betrouwbaar resultaat is verkregen. Een snellere analyse van de melk bespaart enorme kosten die nu gemaakt worden met het vernietigen van grote hoeveelheden melk (waar sporen van antibiotica worden gevonden) als gevolg van de late beschikbare uitslag. Daarnaast resulteert een snellere analyse in een snellere vrijgave voor de distributie van melkproducten en draagt zo bij tot directe besparingen in operationele kosten. In samenwerking met een aantal MKB-bedrijven en andere relevante partners zal Saxion in dit project een draagbare demonstrator realiseren voor snelle, handzame en multiplexe detectie van antibiotica zoals tetracyclines in melk, gebaseerd op een multikanaals fotonische sensor prototype.. Verschillende bestaande innovatieve technologieën zoals lab-on-a-chip, microfluidica, inkjet-printing en geïntegreerde fotonische sensoren zullen in een demonstrator geïntegreerd worden om het gestelde doel te bereiken. De draagbare demonstrator is een eerste stap richting een handheld device dat in staat is om ter plaatse, zoals bij melkveehouderijen en melkfabrieken, antibiotica in melk snel en nauwkeurig te kunnen detecteren.
