Zelftest. fysica. SI-eenhedenstelsel. Hoofdstuk 1 8. a. 3, km, b. 3,3 ns. 9. uitspraak b, want 1 cm 3 = 10-3 dm 3 = 10-3 l = 1 ml

Transcriptie

1 Zelftest Hoofdstuk 1 8. a. 3, km, b. 3,3 ns 9. uitspraak b, want 1 cm 3 = 10-3 dm 3 = 10-3 l = 1 ml Hoofdstuk 2 9. a en c: Schrijf de resultaten in wetenschappelijke notatie en vergelijk. a) 5, m, b) m, c) 5, m, d) 5, m, e) 5, m. 10. nauwkeurigheid BC wetenschappelijke notatie a 1 km 4 6, m b g 6 1, kg c 1 m/s 9 2, m/s d m 4 6, m 11. a. omtrek= 24,6 cm + 48 cm = 73 cm b. oppervlakte = 12,3 cm x 3,17 cm = 39,0 cm² c. volume = 12,3 cm x 3,17 cm x 24 cm = 9,4. 10² cm³ 12. Begrippenkaart SI-eenhedenstelsel fysica gebruikt chronometer grootheden / m meetinstrument symbool symbool seconde tijd SI-eenhedenstelsel lengte meter symbool symbool meetinstrument meetlat s t massa kilogram meetinstrument symbool symbool balans m kg 150

2 Hoofdstuk De soort stof heeft ook invloed en zo kan een voorwerp met een groter volume ook een kleinere massa hebben wanneer de dichtheid van de stof kleiner is. 12. Elke kubieke centimeter melk heeft een massa van 1,03 g. 13. Beschrijving experiment: de massa bepalen met een balans en het volume met een maatglas. 14. Ellen en Lieselotte zullen hetzelfde resultaat voor de dichtheid bekomen, doordat de volumebepaling niet afhangt van de soort vloeistof die wordt gebruikt in het maatglas. 15. bepaling van de soort stof: a. De dichtheid van elk voorwerp is: voorwerp 1: 10,5 g/cm 3 voorwerp 2: 13,6 g/cm 3 voorwerp 3: 10,5 g/cm 3 voorwerp 4: 10,5 g/cm 3 voorwerp 5: 13,6 g/cm 3 voorwerp 6: 13,6 g/cm 3 b. Uit de grafiek volgt dat de richtingscoëfficiënt van de rechten overeenkomt met de berekende waarden van de dichtheid. m(g) V(cm 3 ) 151

3 16. begrippenkaart massa stoffen voorwerpseigenschap stofconstante volume massadichtheid de verhouding van schuine rechte door oorsprong grafiek m(v) massa en volume formule r = m / V richtingscoëfficient eenheid g/cm 3 massadichtheid Hoofdstuk a. de weegschaal is geijkt in kg maar steunt op krachtwerking, in dit geval de zwaartekracht. De zwaartekracht op de maan bedraagt slechts 1/6 van de zwaartekracht op aarde. De krachtwerking op de weegschaal bedraagt op de maan dus slechts 1/6 zodat de aflezing eveneens 1/6 bedraagt en je de indruk krijgt een kleinere massa te hebben (1/6 van je massa op aarde). b. massa = 53,0 kg betekent op de aarde een zwaartekracht van 520 N. Op de maan bedraagt de zwaartekracht 84,8 N. Vermits de weegschaal geijkt is op aarde komt een kracht van 84,8 N overeen met een massa m = 84,8 N / 9,81 (N / kg) = 8,64 kg. 152

4 13. kracht van de kogelstoter Erratum: krachtenschaal 10 N 0,5 cm F atleet F kogel F z Uit een nauwkeurige tekening met krachtenschaal volgt dat de grootte van de kracht van de atleet op de kogel is gelijk aan 352 N 14. veldsterkte(zwaarteveld) op de aarde en op de maan: a. in onze streken: 9,81 N/kg b. aan de Noordpool: 9,83 N/kg c. op 1000 km boven het aardoppervlak: 7,3 N/kg d. op de maan: 1,6 N/kg 15. gewichtheffer a. de zwaartekracht op de massa van de halter, de kracht van beide armen op de halter onder een hoek van 100 b. F z = 1177 N / F spier (zie oplossing vraag c) c. Tekening met krachtenschaal 100 N 1 cm F Z = 1177 N Uit een nauwkeurige tekening met krachtenschaal volgt dat de grootte van de kracht van elke arm van de atleet op de halter is gelijk aan 880 N 153

5 Hoofdstuk De schaal van de dynamometer is verdeeld in gelijke delen, het is dus een lineaire schaal. Dit steunt op een recht evenredig verband tussen kracht en uitrekking van de veer: dubbele kracht is dubbele uitrekking. Dit is precies het verband zoals weergegeven door de wet van Hooke. Dit verband wordt gebruikt bij de bouw van een dynamometer. 14. De grafiek is geen rechte door de oorsprong, er is geen evenredig verband: de kracht is niet evenredig met de uitrekking. Uitrekking (cm) Kracht bij elastiekje (N) Kracht volgens veerwet (N) ,4 0,5 < F < 0,6 0,6 < F < 0,7 8 0,4 0,8 1,2 1,6 De veerwet geldt dus niet voor dit elastiekje. 15. Juist of fout? a. fout, een grote veerconstante betekent dat er een grote kracht nodig is om een bepaalde uitrekking te hebben. Bij een kleine kracht is er dan nauwelijks uitrekking. Je gebruikt best een veer met kleine veerconstante, dan is er reeds een uitrekking bij een kleine kracht. b. fout: hoe groter de uitrekking bij bepaalde belasting hoe kleiner de veerconstante c. juist d. juist: groot meetbereik betekent dat je een grote kracht kunt meten. 16. pak suiker m = 1,0 kg betekent F z = 9,8 N uitrekking l = 5,2 cm k = F / l = 9,8 N/5,2 cm = 1,9 N/cm. Uitrekking voor de meloen: l = 9,5 cm. Kracht uitgeoefend door de meloen: F z = k. l = (1,9 N/cm).9,5 cm = 18 N massa meloen: m = 1,8 kg Hoofdstuk fietspedaal in vier standen a. moment gelijk aan nul: stand 1 b. moment maximaal: stand 3 c. momenten gelijk: stand 2 en notenkraker F 2 = 400 N d 1 = 15 cm d 2 = 3 cm toepassing van momentenstelling: M 1 = M 2 F 1 = 1200 N.cm / 15 cm = 80 N 13. hefboom in evenwicht toepassing van momentenstelling: M wijzerzin = M tegenwijzerzin stel de afstand van één blokje is gelijk aan 2,0 cm F x. 10 cm + 0,1 N.4,0 cm = 0,3 N. 8,0 cm F x = 0,2 N, dus m = 20g 154

6 Hoofdstuk Snoepjes oprapen Als je de achterkant van je voeten tegen de muur komen en je wil voor over buigen zal je vallen. Bij voor over buigen komt de verticale door het zwaartepunt niet meer door het steunvlak en je valt. Hoofdstuk Warmtestraling of infra rood, ultraviolet of UV straling, X-stralen of Röntgenstralen, radar en radiogolven 18. Het licht kaatst terug op de kleine waterdruppeltjes in de mist 19. Glazen deuren zijn doorzichtig en gevaarlijk. Je loopt er tegenaan. 20. figuur a. fout b. juist (vaas zonder de bloem) c. fout 155

7 21. Hoe zo? Doen! Het licht plant zich de rechtlijnig voort, waardoor op de muur een lichtvlek valt die dezelfde vorm heeft als de openingen in het karton. Hoofdstuk TAM MAM TAT HAM 26. figuur 1 V 3 2 Schaduw 1 ontstaat wanneer de lichtbundel, uitgestuurd door de kaars, op de spiegel valt en terugkaatst. Schaduw 2 ontstaat op dezelfde wijze: de bundel uitgestuurd richting spiegel kaatst terug op de kaars. Schaduw 3 ontstaat als gevolg van het rechtstreekse licht dat op de kaars valt. 27. Figuur 28. Gebruik een glazen plaat, twee identieke drinkglazen met een waskaarsje erin aan beide zijden van het glas op gelijke afstand, steek één kaarsje aan (in het drinkglas achter de glazen plaat (je ziet in het spiegelbeeld ook het voorste kaarsje branden) en giet water in het voorste drinkglas. 156

8 29. Begrippenkaart lichtbron onzichtbare straling oog(zien) gaat naar gaat naar zichtbaar licht donker lichaam weerkaatst op puntvormige lichtbron kernschaduw rechtlijnige voortplanting schaduwvorming camera obscura zon- en maansverduistering niet puntvormige lichtbron bijschaduw op spiegelend oppervlak regelmatige terugkaatsing terugkaatsing op ruw oppervlak diffuse terugkaatsing invalshoek = terugkaatsingshoek liggen in hetzelfde vlak terugkaatsingswetten omkeerbaar Hoofdstuk a. nummer 3 b. i = 49 c. r = Schijnbare verhoging zonder water je kan de munt niet zien met water lijkt hoger te liggen je kan de munt zien 157

9 20. Antwoord a: door de schijnbare verhoging ziet hij de vis hoger dan hij in werkelijkheid zit, dus moet hij dieper toehappen Hoofdstuk Figuren F 1 F 2 F 1 F antwoord: b, e, f 27. Figuur scherm in F F 1 F2 Alice moet de lens op 15 cm voor het scherm houden. De boom staat zeer ver, de stralengang is dus praktisch evenwijdig en het scherp beeld wordt gevormd in het brandpunt. 28. Figuur F 2 F 1 O (1) 158

10 f = 14 cm, lineaire vergroting: B/V = 0,6, grootte van het voorwerp: V = 1 cm 29. Verschil fototoestel en diaprojector - bij een fototoestel staat het voorwerp veel verder dan het beeld t.o.v. de lens: de voorwerpsafstand is veel groter dan de beeldafstand. Wegens de bouw van het toestel (een kleine camera obscura) moet de bolle lens een kleine brandpuntsafstand hebben (sterke lens). Er wordt een reëel, omgekeerd en verkleind beeld gevormd op de film. De lineaire vergroting is zeer klein - bij een diaprojector echter moeten we een sterk vergroot beeld krijgen: grote lineaire vergroting. Daarom moet de dia (het voorwerp) vrij dicht bij het brandpunt van de lens staan en is de beeldafstand veel groter dan de voorwerpsafstand. Er wordt een reëel, omgekeerd en sterk vergroot beeld gevormd op het scherm. 30. antwoord: a en c 31. antwoord b Hoofdstuk zwarte voorwerpen absorberen alle licht (= energie) en worden daardoor sneller warm; de witte voorwerpen kaatsten licht terug 23. door een roodfilter ziet het woord ROOD er rood uit en de woorden BLAUW en GROEN zien er zwart uit; door een groenfilter zien de woorden ROOD en BLAUW er zwart uit en GROEN is groen; door een blauwfilter ziet BLAUW er blauw uit en de woorden ROOD en GROEN zien er zwart uit. 24. De rode auto ziet er zeer donker rood uit, nagenoeg zwart/ de blauwe auto ziet er zwart uit 25. de rode vlakken zien er rood uit en de blauwe vlakken zwart 26. doen! Hoofdstuk Als de appel valt op het nageltafeltje dan wordt de appel tegengehouden door verschillende punten zodat de kracht wordt verdeeld over de appel en voldoende klein is om de appel niet te doorprikken. 20. omzettingen a. 40 N/cm² = N/m² = hpa = 4,0 bar b. 5,4 bar = mbar = Pa = hpa c. 8,4 kn/dm² = N/m² = Pa = 8,4 bar d mbar = 4023 hpa = 4,023 bar = Pa 21. houten blok e. F z = (0,82 g/cm cm 3 ).9,81 N/kg = 615 g. 9,81 N/kg = 6,0 N f. De druk is het grootst bij het kleinste oppervlak; in dit geval 30,0 cm². De druk is dan: 6,0 N/30,0 cm² = 0,20 N/cm² 22 De kracht van één band op de vloer is 4000 N; de oppervlakte is dan A = 4000 N/( N/m²) = 0,013 m² = 130 cm² 23 Bereken vloeistofdruk en totale druk: p vl = 998 kg/m³. 9,81 N/kg. 3,0 m = ³ Pa p tot = ³ Pa + 101,3. 10³ Pa = ³ Pa p vl = 1025 kg/m³. 9,81 N/kg. 15 m = Pa p tot = Pa + 10, Pa = Pa 159

11 24. Juist, omdat de vloeistofzuil bestaat uit 10 cm kwik en 10 cm water moeten we rekening houden met elke dichtheid en elke hoogte van de vloeistof 25. De druk van de waterleiding bij je thuis is ongeveer 2 bar. Deze druk ontstaat door het gebruik van een watertoren op een heuvel, en dit komt overeen met een vloeistofhoogte van 15 m tot 20 m. Hoofdstuk Antwoord b is juist, de voorwerpen hebben nu hetzelfde volume en massa maar de archimedeskracht op het rechterblokje is groter doordat de dichtheid van water groter is dan de dichtheid van alcohol 8. Begrippenkaart wet van Pascal bij een vaste stof drukvoortplanting in een vloeistof bij een vloeistof p = F / A eenheid druk pascal druk kracht op een ondergedompeld voorwerp p vl = g r vl h met invloed van de luchtdruk archimedeskracht 1 Pa = 1 N/m 2 formule p totaal = p vl + p atm F A = r vl V vw g opstijgen F z < F A zweven F z = F A zinken F z > F A 160

12 Begrippenkaarten om te kopiëren voor de leerlingen 161

13 162

14 163

15 164

16 165

17 166

18 167

19 Extra werkbladen bij praktische opdrachten 168

20 169

21 Daar denk je aan bij het maken van vraagstukken Lees de opgave aandachtig. Maak een schema of situatieschets, teken de opstelling. Noteer gegeven en gevraagde grootheden met symbool en eenheden. Tot welk gebied van de fysica behoort dit probleem? Over welk verschijnsel gaat het hier? Situeer het probleem. Noteer de wet(ten) en formule(s) die betrekking hebben op het probleem. Vorm de formule om tot een oplossingsformule vul de gekende grootheden in en bereken de onbekende los de vergelijking op. 170

22 Formuleblad grootheid symbool formule eenheid lengte l m massa m kg tijd t s volume cilinder V V = p r² h = A h 1 m³ = 1000 dm³ 1 dm³ = 1 l dichtheid r r water = 1000 kg/m³ kracht F N zwaartekracht F z F z = m g F z = 1 kg 9,81N/kg veldsterkte g g = 9,81 N/kg veerkracht F v F v = k l k = veerconstante N bv. k = 20 N/m moment M M = F d N m momentenstelling M 1 = M 2 F t d t = F w d w terugkaatsingwet i = t wet van Snellius n a b = sin i a sin r b lenzenformule = + f b v lineaire vergroting G G = be vo sterkte lens S S = 1 f 1 dioptrie = 1 m -1 druk vaste stoffen p P = F A 1 Pa = 1 N/m² druk in een vloeistof p vl p vl = r vl g h Pa druk in open vat p tot p tot = p vl + p atm Pa verbonden vaten r a g h a = r b g h b archimedeskracht F A F A = r vl g V vw N 171

23 Physlets of applets Rekenen en meten in de fysica De machten van tien Optica: Rechtlijnige voortplanting van het licht 1. Totale zonsverduistering van 1999: alle fasen, animatiefilmpje te vinden op: Deel van de website over zonsverduisteringen Fasen van de maan 3. Maansverduistering 4. Camera obscura 5. Het schaduwspel Optica: Terugkaatsing 1. Spiegelspel 2. Spiegelen spiegelbeeld Optica: Breking 1. De applets van Walter Fendt Breking Teruggekaatst binnen het water; het wateroppervlak gedraagt zich als een spiegel (= in Nederlands) 3. Totale terugkaatsing binnen water 4. Hoe een vis een voorwerp beven water ziet

24 5. Wat ziet een vis? (van Fu Kwun Hwang uit Taiwan) Optica: Lenzen 1. Kies voor Interactive Java Tutorials en op deze pagina voor simple magnification (eenvoudige vergroting) 2. Accommodatie van het oog Opdracht voor de leerlingen: breng het voorwerp dichter bij het oog en noteer wat er gebeurt met de plaats van het beeld en met de vorm van de ooglens. 3. Op dezelfde website kiezen wij uit de serie Interactive Lens ActionTutorials voor de dubbelholle (bi-concave) en dubbelbolle (bi-convex) lens 4. Bolle lens 5. Holle lens Optica: Kleur Websites kleur: in de vorige hoofdstukken van Optica leerden we reeds de websites kennen met applets. Meestal gaat het om de applets van Fu Kwun Hwang uit Taiwan op: Mengen van licht, mengen van pigmenten en kleurendruk: Additieve kleurmenging Subtractieve menging Kleurendruk Kleurfilters De magie van kleur de applets van Fu Kwun Hwang van het National Taiwan Normal University Virtual Physics Laboratory (via Mirrorsite KULeuven pradem) of rechtstreeks op de oorspronkelijke site: edu.tw/java/index.html Additieve menging:

25 Schaduwen en kleuren De magie van kleur Druk Druk in vloeistoffen Wet van Archimedes Zinken, zweven, drijven

26 Nuttige websites Algemeen Websites met referenties naar applets fysica Deel 1: Meten en rekenen in de fysica Beduidende cijfers Beduidende cijfers bij bewerkingen Deel 2: Massadichtheid Dichtheid Dichtheid Deel 3: Krachten Vectoren optellen Krachten optellen Kracht ontbinden in componenten Oefeningen krachten tekenen Evenwicht van drie krachten Veer Rotatie evenwicht Wipplank Hefboom 175

27 Deel 4: Optica Rechtlijnige voortplanting Maansverduistering Schijngestalten van de maandag Zonsverduistering Terugkaatsing Beeld gezien door een oog bij een vlakke spiegel Gezichtsveld vlakke spiegel Hoekmakende spiegels î = ˆt Reflectie aan spiegel Terugkaatsing Vlakke spiegel, meerdere hoekmakende spiegels Bolle spiegel Holle spiegel Sferische spiegels Divergerende spiegels Breking Totale terugkaatsing Bending-light_nl Breking

28 Brekingsindex en kleur Breking aan een schijf van lucht naar glas Breking snelste weg Kortste tijd Snelste weg (Fermat principe) Glasvezels Optische vezel Prisma Lenzen Beeldvorming bolle lens Beeldvorming holle lens Beeldvorming lenzen Bolle lens Bolle lens (heel goed) Brandpunt lens Convergerende lenzen Divergerende lenzen Geometric-optics_nl 177

29 Lenzen Kenmerken beeld bij lens Spiegels, lenzen Het oog Oogafwijkingen Invloed van de kromtestraal en de brekingsindex bij een lens example.html Stralengang bij het oog met en zonder bril Accommodatie van het oog Accommodatie - edumedia is beperkt zichtbaar terug starten als beeld blokkeert Verziendheid - edumedia is beperkt zichtbaar terug starten als beeld blokkeert Bijziendheid - edumedia is beperkt zichtbaar terug starten als beeld blokkeert Verziendheid dichtbij_staan/oogheelkunde/verziendheid Bril aanpassen Bijziendheid Kleur Additief mengen van kleuren Color-vision_nl Diffuse weerkaatsing Kleur van een voorwerp 178

30 Subtractief mengen van kleuren html Experimenten Breking - verdwijnende munt Camera obscura maken Gebukt in evenwicht Kleurschifting Omkering van beeld door lens Regenboog maken Spiegelschrift Bovenste glas Drie vloeistoffen Dubbele laag Elastische kus Ijs in olie Natte mandarijn Zwemmend ei 179