Fysica Prof. Hubert Thierens

Transcriptie

1 Fysica Prof. Hubert Thierens 1. Examenvragen De topics waar Thierens veel belang aan hecht tijdens zijn lessen moet je goed voorbereiden!!! (Dus telkens als hij bij heeft gezegd: Waarde studenten! Hier durf ik wel eens een vraag over stellen op het examen moet je zeker aandacht aan vestigen) LET OP: leer niet enkel onderstaande vragen van buiten, het kan goed zijn dat ze hier niet allemaal tussen staan. De vragen zijn enkel een hulpmiddel. Zorg gewoon dat je zijn cursus perfect beheerst!! Het belangrijkste is dat je begrijpt wat ge opschrijft!!! LET OP: Het kan natuurlijk ook altijd dat prof Thierens tijdens de les ook nog andere vragen heeft gezegd, buiten deze die hier vermeld staan. Je krijgt 2 vragen theorie en 2 oefeningen (dezelfde als in de oefeningenles andere getallen-). Daarnaast moet je nog 1 van de 3 practica eens kort overdoen. De vragen van professor Thierens zijn o.a.: DEEL I : BEGRIPPEN UIT DE KLASSIEKE MECHANICA Hoofdstuk I : Kinematica 1) Geef de afleiding van een beweging met constante versnelling in een vlak (de Projectielbaan!) (p.14-16) Hoofdstuk III : Arbeid en energie 2) Geef de stelling van arbeid en energie + afleiding (p38-40) 3) Leidt de Wet van behoud van mechanische energie af met als toepassing de ideale veer! (p.46-50) Hoofdstuk IV : Hoeveelheid van beweging en impuls 4) Geef de ééndimensionale botsing van twee lichamen (p ) + 2-dimensionaal (p.67-69) Hoofdstuk V : Dynamica van een rotatiebeweging 5) Leidt de uitdrukking van de centripetale kracht van een cirkelvormige beweging af uitgaande van de tweede wet van Newton voor de rotatiebeweging!!! (p ) 6) Geef het parallelle-as theorema voor het traagheidsmoment van een star lichaam (Regel van Steiner) (Ook belangrijk! Ken uw traagheidsmomenten voor een ring en schijf van buiten; ook wel belangrijk voor in uw oefeningen) (p ) 7) Geef de definitie van de kinetische rotatie energie, dewelke leidt tot het begrip kinetische energie bij een gecombineerde translatie rotatie beweging van een star lichaam (rollen)!!(p.86-89) 8) Leidt uit de rotatie van een onvervormbaar lichaam om een vaste as de tweede wet van newton af voor de rotatiebeweging van een lichaam. (p ) DEEL II : MECHANICA VAN DE FLUÏDA Hoofdstuk II : Dynamica van de fluïda 9) Ideale fluïda : de vergelijking van Bernouilli. Begrip dynamische druk+ toepassingen (p ) - 1 -

2 10) Laminaire stromingen en de wet van Poiseuille (HEEL BELANGRIJK) + Toepassing op Drukverloop in het circulatiesysteem (p p ) 11) Sedimentatie + centrifuge (p ) Hoofdstuk III : Oppervlakte- en diffusieverschijnselen 12) De wet van laplace (p ) + toepassingen (zeepbelmodel etc.) (p ) DEEL III : BEGINSELEN VAN DE THERMODYNAMICA Hoofdstuk I : Warmte en de eerste wet van de thermodynamica 13) Warmtetransport!! (p ) 14) De eerste wet van de thermodynamica (p ) Hoofdstuk II : Entropie en de tweede wet van de thermodynamica 15) De carnotcyclus + toepassing (p ) DEEL IV : ELEKTRICITEIT EN MAGNETISME Hoofdstuk I : Lading en elektrische potentiaal 16) De elektrische dipool (p ) 17) De elektrische potentiaal (p ) 18) De rustmembraanpotentiaal van een cel (p ) Hoofdstuk II : Elektrische stromen 19) Capaciteit en condensatoren + diëlektricum (p ) + toepassing: voortgeleiding van de actiepotentiaal in zenuwen (p ) Hoofdstuk III : Het magnetisch veld 20) Krachtmoment uitgeoefend door het magnetisch veld op een stroomkring werking van de ampère- en voltmeter (p ) 21) Het magnetisch veld veroorzaakt door een elektrische stroom (p ) 22) Geef wet van Faraday + leidt via het inductieverschijnsel de omzetting van mechanische energie naar elektrische energie af. (p ) 23) Ferromagnetisme (p ) Hoofdstuk IV : Wisselstromen 24) Geef een stroomkring weer bestaande uit een parallelschakeling van R,L en C elementen en eenbron van EMK Vε + stroomdoorgang door het lichaam bij wisselspanning (p ) (OPGELET: hij kan ook het L element uit de vraag laten) DEEL V : ELEKTROMAGNETISCHE GOLVEN EN OPTICA Hoofdstuk I : Elektromagnetische golven 25) Biologische effecten van elektromagnetische straling (p ) Hoofdstuk II : Optica 26) Breking en reflectie + endoscopie!! (p ) 27) Bespreek de werking van de fase-contrast- en fluorescentiemicroscoop 28) Bespreek het oog als optisch instrument - 2 -

3 Examenvragen uit de vorige jaren. theorie: - bereken de impedantie van een wisselstroomketen waarbij L,RenC in parallel geschakelt zijn, geef de stroomdoorgang door het lichaam bij de mens en de effecten - regel van steiner+toepassen op kinetische rotatieenergie+bereken de snelheid van een cylinder die van een berg afrolt met hoogte h en uw traagheidsmoment vd cylinder geeft ze u. - wet van poisseule - carnot cyclus. - Wet van bernouilli - 1 dimensionale botsing - 2 dimensionale botsing oefeningen : De oefeningen zijn dezelfde als tijdens de practica, enkel de getallen zijn anders - oef 7 van reeks 5 ( de duikboot) - oef 9 van reeks 3 ( de koffer, arbeid berekenen van f en fw) - Oefening over botsing met 2 bootjes en een hoek van 20 (weet ni welke nr) - schakeling(nr 8 reeks 6) - RC keten, 1 van de laatste oefeningen - Tarzan die aan slinger hangt. - Auto dat over afgrond gaat 2. Inhoudstabel DEEL I: BEGRIPPEN UIT DE KLASSIEKE MECHANICA Hoofdstuk I : Kinematica Inleiding Plaatsbepaling Vectoren Scalairen en vectoren Vectorsom : de geometrische methode Ontbinden van vectoren in componente Producten met vectoren Snelheid en versnelling Snelheid Versnelling Toepassingen : enkele soorten beweging De eenparige rechtlijnige beweging De eenparig versnelde rechtlijnige beweging Beweging met constante versnelling in een vlak

4 De eenparige cirkelvormige beweging Rotatiebeweging van een star lichaam om een vaste as...19 Hoofdstuk II : Dynamica Basisbegrippen De wetten van Newton De eerste wet van Newton : de traagheidswet De tweede wet van Newton : verband tussen kracht en versnelling Derde wet van Newton : actie en reactie Meten van krachten Enkele belangrijke krachten Zwaartekracht De normaalkracht en de trekkracht Wrijvingskrachten Pseudokrachten Toepassingen Algemene werkwijze Voorbeeld v/e eenparige cirkelvormige beweging: een voertuig i/e vlakke bocht Voorbeeld van de dynamica van het hellend vlak...30 Hoofdstuk III : Arbeid en energie Het begrip arbeid Arbeid verricht door een veranderlijke kracht Veranderlijke kracht met vaste richting Veranderlijke kracht Algemeen Stelling van arbeid en energie Het eendimensionaal geval met F constant Eendimensionaal geval F verandert in grootte Algemeen geval : F verandert in grootte en richting Arbeidstempo of vermogen Potentiële energie van een systeem Conservatieve en niet-conservatieve krachten Het begrip potentiële energie Wet van behoud van mechanische energie Toepassing : de ideale veer Wet van behoud van totale energie...50 Hoofdstuk IV : Hoeveelheid van beweging en impuls Soorten bewegingen Het massamiddelpunt Beweging van het massamiddelpunt Hoeveelheid van beweging of lineair moment Wet van behoud van lineair moment of van hoeveelheid van beweging Botsingen : impuls van een kracht Botsingsprocessen Impuls van een kracht Behoud van hoeveelheid van beweging bij botsing tussen lichamen De ééndimensionale botsing van twee lichamen Twee- en driedimensionale botsingen

5 Hoofdstuk V : Dynamica van een rotatiebeweging Moment van een kracht Het angulair moment (impulsmoment) van een deeltje Verband tussen het angulair moment en het krachtmoment Toepassing : een eenparig om een vaste as roterende puntmassa Angulair moment van een systeem van deeltjes Verband tss het totaal angulair moment e/h krachtmoment v/d uitw. krachten Toepassing op specifieke twee- en meerdeeltjes systemen Angulair moment van een star lichaam : het traagheidsmoment om een as Het parallelle-as theorema voor het traagheidsmoment van een star lichaam (Regel van Steiner) De kinetische rotatie energie De kinetische energie bij een gecombineerde translatie rotatiebeweging van een star lichaam (rollen) De rotatie van een onvervormbaar lichaam om een vaste as Wet van behoud van angulair moment Verband tussen hoeksnelheid en traagheidsmoment bij rotatie om een hoofdtraagheidsas als het moment van de uitwendige krachten nul is Toepassingen van de wet van behoud van angulair moment...95 DEEL II : MECHANICA VAN DE FLUIDA Hoofdstuk I : Statica van de fluïda Eigenschappen van vloeistoffen Druk en dichtheid De drukverandering in een fluïdum in rust Het beginsel van Pascal en het beginsel van Archimedes Het meten van druk De kwikbarometer van Torricelli De open-buis manometer Hoofdstuk II : Dynamica van de fluïda Algemene concepten in de dynamica van de fluïda De continuïteitsvergelijking Ideale fluïda : de vergelijking van Bernouilli Toepassingen van de vergelijking van Bernouilli De Venturimeter De dynamische stijgkracht Het rotatieeffect op een bal Stroming van reële vloeistoffen : viscositeit Laminaire stromingen en de wet van Poiseuille De viscositeitscoëffieciënt η De wet van Poiseuille Toepassing van de hydrodynamica op de bloedsomloop Hemodynamica Viscositeit van het bloed Drukverloop in het circulatiesysteem De onbloedige arteriële bloeddrukmeting Sedimentatie

6 De wet van Stokes Sedimentatie met een centrifuge Hoofdstuk III : Oppervlakte- en diffusieverschijnselen Oppervlaktespanning De wet van Laplace De zeepbelgeometrie Het gebogen vloeistofoppervlak Toepassingen van de wet van Laplace De oppervlaktespanning van de alveolen De Caissonziekte Diffusie als transportverschijnsel Osmotische druk en osmolariteit Osmotische druk Osmolariteit DEEL III : BEGINSELEN VAN THERMODYNAMICA Hoofdstuk I : Warmte en de eerste wet van de thermodynamica Inleiding Het begrip temperatuur Uitzettingsprocessen Vaste stoffen Vloeistoffen Het begrip warmte Warmtetransport Conductie Convectie Straling Het mechanisch equivalent van warmte De toestandsvergelijking van een ideaal gas De eerste wet van de thermodynamica Hoofdstuk II : Entropie en de tweede wet van de thermodynamica Omkeerbare en niet-omkeerbare processen De Carnotcyclus De tweede wet van de thermodynamica Het begrip entropie Omkeerbare processen Niet-omkeerbare processen DEEL IV : ELEKTRICITEIT EN MAGNETISME Hoofdstuk I : Lading en elektrische potentiaal Lading en materie De wet van Coulomb De elektrische veldvector en krachtlijnen De elektrische veldvector De krachtlijnenvoorstelling van het elektrisch veld De elektrische pool

7 Het elektrisch veld op een afstand r langs de middelloodlijn op de verbindingsrechte tussen beide ladingen Een dipool in een homogeen elektrisch veld Elektrisch potentiaal Het begrip elektrisch potentiaal Potentiaalverschil tussen twee punten in een homogeen elektrisch veld Potentiaal bij een puntlading Potentiaal bij een geïsoleerde geleider Elektrische potentiële energie De rustmembraanpotentiaal van een cel De actiepotentiaal Hoofdstuk II : Elektrische stroomkringen Elektromotorische kracht Elektrische stroom Elektrische weerstand De enkelvoudige stroomkring met één ohmse weerstand Netwerken van weerstanden Weerstanden in serie-equivalente weerstand Weerstanden in parallel-equivalente weerstand Meervoudige netwerken van weerstanden Capaciteit en condensatoren De vlakke plaat condensator Capaciteit met diëelektricum Netwerken van condensatoren Condensatoren in parallel Condensatoren in serie R-C ketens Voortgeleiding van de actiepotentiaal in zenuwen Mergloze zenuwvezels Zenuwvezels met myelineschede Hoofdstuk III : Het magnetisch veld Definitie van de magnetische veldvector B Magnetische kracht op een stroom Krachtmoment uitgeoefend door het magnetisch veld op een stroomkring Het magnetisch veld veroorzaakt door een elektrische stroom : de wet van Ampère Elektromagnetische inductie : de wet van Faraday Het begrip magnetische flux De inductie-wet van Faraday De wet van Lenz Omzetting vn mechanische nr elektrische energie via het inductieverschijnsel Toepassingen van het inductieverschijnsel : generatoren Zelfinductie Ferromagnetisme Para- en ferromagnetisme Remanent magnetisme Magnetisatie : elektromagneten

8 Hoofdstuk IV: Wisselstromen Karakteristieken van wisselspanning De effectieve waarde van de wisselspanning De impedantie van een wisselstroomketen Stroomdoorgang door het lichaam bij wisselspanning DEEL V : ELEKTROMAGNETISCHE GOLVEN EN OPTICA Hoofdstuk I : Elektromagnetische golven Stralingsbronnen Uitgebreide bronnen Bronnen op atomaire schaal Het elektromagnetisch spectrum Biologische effecten Het ioniserend spectrum: X- en γ- stralen Het optisch spectrum: UV- straling, zichtbaar licht, IR-straling Microgolven korte golven Hoofdstuk II : Elektrische stroomkringen Golffronten en lichtstralen Breking en reflectie Reflectie- en brekingshoek Totale inwendige reflectie Optical fibers en de endoscoop Lenzen Convergerende en divergerende lenzen De dunne-lenzenformule Lenzenaberraties Diffractie Superpositie van golven Onderscheidend vermogen van een optisch instrument Lichtabsorptie Lasers Principe De HeNe laser Andere lasers Hoofdstuk III : Optica van het oog Optica van media met verschillende brekingsindex Oog als optisch systeem De resolutie van het oog: gezichtsscherpte (visus) Correcties bij afwijkingen van het oog als optisch systeem Hoofdstuk IV: Microscopie Principe van de microscoop Lichtmicroscopie met Köhler verlichting Belichting en beeldvorming Het objectief Condensor Fase contrast microscopie

9 4.4. Fluorescentiemicroscopie Confocale microscopie Elektronenmicroscopie Examenvragen De topics waar Thierens veel belang aan hecht tijdens zijn lessen moet je goed voorbereiden!!! (Dus telkens als hij bij heeft gezegd: Waarde studenten! Hier durf ik wel eens een vraag over stellen op het examen moet je zeker aandacht aan vestigen) LET OP: leer niet enkel onderstaande vragen van buiten, het kan goed zijn dat ze hier niet allemaal tussen staan. De vragen zijn enkel een hulpmiddel. Zorg gewoon dat je zijn cursus perfect beheerst!! Het belangrijkste is dat je begrijpt wat ge opschrijft!!! LET OP: Het kan natuurlijk ook altijd dat prof Thierens tijdens de les ook nog andere vragen heeft gezegd, buiten deze die hier vermeld staan. Je krijgt 2 vragen theorie en 2 oefeningen (dezelfde als in de oefeningenles andere getallen-). Daarnaast moet je nog 1 van de 3 practica eens kort overdoen. De vragen van professor Thierens zijn o.a.: DEEL I : BEGRIPPEN UIT DE KLASSIEKE MECHANICA Hoofdstuk I : Kinematica 1) Geef de afleiding van een beweging met constante versnelling in een vlak (de Projectielbaan!) (p.14-16) Hoofdstuk III : Arbeid en energie 2) Geef de stelling van arbeid en energie + afleiding (p38-40) 3) Leidt de Wet van behoud van mechanische energie af met als toepassing de ideale veer! (p.46-50) Hoofdstuk IV : Hoeveelheid van beweging en impuls 4) Geef de ééndimensionale botsing van twee lichamen (p ) + 2-dimensionaal (p.67-69) Hoofdstuk V : Dynamica van een rotatiebeweging 5) Leidt de uitdrukking van de centripetale kracht van een cirkelvormige beweging af uitgaande van de tweede wet van Newton voor de rotatiebeweging!!! (p ) 6) Geef het parallelle-as theorema voor het traagheidsmoment van een star lichaam (Regel van Steiner) (Ook belangrijk! Ken uw traagheidsmomenten voor een ring en schijf van buiten; ook wel belangrijk voor in uw oefeningen) (p ) 7) Geef de definitie van de kinetische rotatie energie, dewelke leidt tot het begrip kinetische energie bij een gecombineerde translatie rotatie beweging van een star lichaam (rollen)!!(p.86-89) 8) Leidt uit de rotatie van een onvervormbaar lichaam om een vaste as de tweede wet van newton af voor de rotatiebeweging van een lichaam. (p ) DEEL II : MECHANICA VAN DE FLUÏDA Hoofdstuk II : Dynamica van de fluïda - 9 -

10 9) Ideale fluïda : de vergelijking van Bernouilli. Begrip dynamische druk+ toepassingen (p ) 10) Laminaire stromingen en de wet van Poiseuille (HEEL BELANGRIJK) + Toepassing op Drukverloop in het circulatiesysteem (p p ) 11) Sedimentatie + centrifuge (p ) Hoofdstuk III : Oppervlakte- en diffusieverschijnselen 12) De wet van laplace (p ) + toepassingen (zeepbelmodel etc.) (p ) DEEL III : BEGINSELEN VAN DE THERMODYNAMICA Hoofdstuk I : Warmte en de eerste wet van de thermodynamica 13) Warmtetransport!! (p ) 14) De eerste wet van de thermodynamica (p ) Hoofdstuk II : Entropie en de tweede wet van de thermodynamica 15) De carnotcyclus + toepassing (p ) DEEL IV : ELEKTRICITEIT EN MAGNETISME Hoofdstuk I : Lading en elektrische potentiaal 16) De elektrische dipool (p ) 17) De elektrische potentiaal (p ) 18) De rustmembraanpotentiaal van een cel (p ) Hoofdstuk II : Elektrische stromen 19) Capaciteit en condensatoren + diëlektricum (p ) + toepassing: voortgeleiding van de actiepotentiaal in zenuwen (p ) Hoofdstuk III : Het magnetisch veld 20) Krachtmoment uitgeoefend door het magnetisch veld op een stroomkring werking van de ampère- en voltmeter (p ) 21) Het magnetisch veld veroorzaakt door een elektrische stroom (p ) 22) Geef wet van Faraday + leidt via het inductieverschijnsel de omzetting van mechanische energie naar elektrische energie af. (p ) 23) Ferromagnetisme (p ) Hoofdstuk IV : Wisselstromen 24) Geef een stroomkring weer bestaande uit een parallelschakeling van R,L en C elementen en eenbron van EMK Vε + stroomdoorgang door het lichaam bij wisselspanning (p ) (OPGELET: hij kan ook het L element uit de vraag laten) DEEL V : ELEKTROMAGNETISCHE GOLVEN EN OPTICA Hoofdstuk I : Elektromagnetische golven 25) Biologische effecten van elektromagnetische straling (p ) Hoofdstuk II : Optica 26) Breking en reflectie + endoscopie!! (p ) 27) Bespreek de werking van de fase-contrast- en fluorescentiemicroscoop 28) Bespreek het oog als optisch instrument