Lees dit voorblad goed! Trek op alle blaadjes kantlijnen

Transcriptie

1 NATUURKUNDE Havo. Lees dit voorblad goed! Trek op alle blaadjes kantlijnen datum : 3 okt 2008 tijdsduur:120 minuten. weging: 20%. Onderwerpen: Systematische Natuurkunde Schoolexamen Havo-5: SE2: Na code:.se2na Boek I: Deel 1A Hfst1:Vaardigheden Hfst2: Beweging Hfst3: Krachten Hfst4:Beweging Boek I:Deel 1B Hfst5:Licht Hfst6: Elektriciteit Als bij een vraag een verklaring, uitleg, berekening of afleiding gevraagd wordt, worden aan het antwoord meestal geen punten toegekend als deze verklaring, uitleg, berekening of afleiding ontbreekt. Geef niet meer antwoorden (redenen, voorbeelden e.d. ) dan er worden gevraagd. Dit werk bestaat uit: aantal pagina s :7 aantal opgaven : 5 aantal vragen : 13 aantal antwoordbladen : 2 SUCCES.

2 Opgave 1: Visby-lens Lees onderstaand artikel. artikel Vikingen hadden perfecte lenzen De Vikingen beschikten duizend jaar geleden al over nagenoeg perfecte lenzen. Dat concluderen drie Duitse onderzoekers na uitgebreide studies van de zogeheten Visby-lenzen. De lenzen zijn gemaakt van bergkristal. De mooiste lens heeft een diameter van vijf centimeter en meet op het dikste punt drie centimeter. De onderzoekers waren onder de indruk van het vakmanschap waarmee de lenzen geslepen zijn. De lenzen werden waarschijnlijk gebruikt als brandglas en als loep. naar: de Volkskrant, 8 april 2000 Figuur 1 is een doorsnede van een Visby-lens. Hierin is de hoofdas getekend en een lichtstraal die evenwijdig aan de hoofdas op de lens valt. Ook is het verloop van de lichtstraal in de lens getekend. 1. [4p]Bepaal met behulp van de figuur op de bijlage de brekingsindex van bergkristal. Gebruik hierbij figuur 1A op het antwoordblad Figuur 1 In figuur 2 is de situatie weergegeven waarbij de lens als brandglas wordt gebruikt. In deze figuur zijn drie evenwijdige lichtstralen a, b en c getekend die op de lens vallen. Straal b valt samen met de hoofdas van de lens, de stralen a en c lopen op gelijke afstand boven en onder de hoofdas. De stralen a en c zijn slechts getekend tot het rechter oppervlak van de lens. Figuur 2 1 Lees verder

3 Figuur 2 staat vergroot op de bijlage. 2. [3p]Schets in de figuur op de bijlage hoe de stralen a en c bij het rechtervlak van de lens breken en trek daaruit de conclusie of het brandpunt van de lens zich in P, links van P of rechts van P bevindt. In figuur 3 is de situatie getekend waarbij de lens als loep (vergrootglas) gebruikt wordt. De stralengang vanuit de top van een klein voorwerp is getekend. Figuur 3 staat vergroot op de bijlage. 3. [3p]Construeer in de figuur op de bijlage het beeld dat de lens van het voorwerp vormt. Figuur 3 Opgave 2: vliegen met menskracht Lees onderstaand artikel. artikel 160 km vliegen op menskracht Seattle (USA) - Op eigen kracht vliegen is altijd al een droom van de mensheid geweest. Een groep Amerikanen wil dit jaar proberen om alle records te breken die tot dusver gevestigd zijn. In een ultralicht vliegtuigje, dat de naam Raven draagt, gaat een van hen een afstand van maar liefst 160 km afleggen. De propeller wordt door menskracht in beweging gehouden. Door te trappen moet de piloot een gemiddelde vliegsnelheid van 8,9 m/s halen. naar: Technisch Weekblad, januari '98 4. [2p]Bereken hoeveel uur de recordpoging zal duren. In figuur 1 is het vliegtuig schematisch weergegeven. Naast het vliegtuig zijn de zwaartekracht F z en de voortstuwende kracht F propeller getekend. Figuur 4 2 Lees verder

4 Het vliegtuigje vliegt met een constante snelheid op een constante hoogte. Op het vliegtuig werkt nog een kracht: de kracht van de lucht op het vliegtuig F lucht. Neem aan dat alle krachten in hetzelfde punt aangrijpen. Figuur 4 staat ook op de bijlage. 5. [2p]Construeer in de figuur4a op de bijlage de vector F lucht Op de website van het Raven-project ( staat meer informatie: - de spanwijdte van de vleugels bedraagt 35 m; - de totale massa van het vliegtuigje inclusief piloot is 104 kg; - de piloot moet gedurende de vlucht een gemiddeld vermogen van 184 watt leveren; - de gemiddelde snelheid is dan 8,9 m/s. Neem aan dat het totale door de piloot geleverde vermogen gebruikt wordt voor de voortstuwing van het vliegtuig. 6. [3p]Bereken met behulp van dit vermogen de grootte van de voortstuwende kracht F propeller. Opgave 3: ISS Het International Space Station (ISS) is een ruimtestation dat 400 km boven de evenaar om de aarde cirkelt. In figuur 5 zijn de aarde, het ruimtestation en de cirkelbaan (niet op schaal) getekend. Figuur 5 De snelheid waarmee ISS de cirkelbaan doorloopt, is 7, m/s. Het middelpunt van de aarde valt samen met het middelpunt van de cirkelbaan. 7. [4p]Bereken de tijd die het ISS over één omloop doet. Gebruik tabel 31 van Binas. 8. [2p]Moet de voortstuwingskracht groter of kleiner zijn dan de wrijvingskracht of even groot zijn? Licht je antwoord toe. Lees verder 3

5 Opgave 4: lampjes A, B en C zijn identieke gloeilampjes. Schakelaar S staat open. Zie figuur 6. De regelbare spanningsbron is op 12,0 V ingesteld. Hij levert nu een stroom van 0,52 A. Figuur 6 9. [3p]Bereken de weerstand van een lampje. We sluiten S. 10 [3p]Beredeneer dat lampje A feller gloeit nu S gesloten is. De spanningsbron wordt - bij gesloten schakelaar - zo ingesteld dat de spanning over lampje A 6,0 V is. Voor elk der lampjes geldt het (I, U)-diagram van figuur [4p]Bepaal het vermogen dat de spanningsbron nu levert. Figuur 7 U(V) Opgave 5:badmintonshuttle Een badmintonshuttle met een massa van 45 g wordt recht omhooggeslagen. Vanaf het hoogste punt dat de shuttle bereikt, valt hij recht naar beneden. De snelheid van de val als functie van de tijd staat in figuur 8. Figuur [3p]Bepaal de versnelling op het tijdstip 0,50 s. Gebruik ook hierbij figuur8a op het antwoordblad 4 Lees verder

6 Als de shuttle omlaag beweegt ondervindt het luchtweerstand. 13. [3p] Bereken de luchtweerstand op het tijdstip 0,50 s. Heb je bij vraag 12 geen antwoord neem a=0,60 m/s 2 Einde 5

7 Naam:.. Klas:.. Antwoordblad Figuur 1A Figuur 2A Het brandpunt ligt dus..p. 6

8 Figuur 3A Figuur 4A Figuur 8A 7

9 Uitwerkingen 1. De invalshoek i = 54 ±1 (1p) en de brekingshoek r = 32 ± 1 (1p). Gebruik brekingswet (1p) n= sini/sin r=1,5 (1p) 2. inzicht dat voor de gebroken lichtstralen geldt dat r>i (1p) schetsen van de gebroken lichtstralen (1p) conclusie dat het brandpunt links van P ligt (1p) 3. naar links verlengen van één van de twee uittredende lichtstralen (1p) bepalen van het snijpunt met de andere uittredende lichtstraal(1p) tekenen van het virtuele beeld (1p) 4. t= x/v= /8,9 (1p)= 17977,52 s=5,0 uur (1p) 8

10 5. Inzicht dat F z + F propeller = -F lucht (1p) Tekenen F lucht (1p) 6. P=F.v F= 184/89=21 N Gebruik P=F.v (1p) v=8,9 m/s(1p) Berekening(1p) 7. T=2πr/v (1p) Opzoeken r aarde = 6, m r tot = , =6, m T=(2π6, )/7, =5600 s= 5, s 8. Even groot. De snelheid is constant. Uit de eerste wet volgt dat F r = 0 N dus F voort =F wr (2p). Geen uitleg 0p 9. R tot =U tot /I=12,0/0,52= 23 Ω(1p) Elk lampje heeft een weerstand van 11,5 Ω=12Ω (1p). Inzicht I=constant (1p) 10. R v = R ac wordt kleiner (1p) R tot= R A + R ac wordt ook kleiner (1p) I tot neemt toe waardoor Lampje A feller gaat branden (1p) 11. Aflezen I A =0,52 A= I tot (1p) I B =I C =0,52/2=0,26 A (1p) Aflezen U c =U B =2,2 V U tot =2,2+6,0=8,2 V(1p) P tot =U.I=8,2.0,52=4,3 W(1p) 12. Raaklijn (1p) Aflezen waarden voor v en t (1p) a=δv/δt=(11-4)/(1,75-0,50)=5,6 m/s 2 ± 0,5 (1p) 13. F r =m.a= ,6=0,27 N (1p) F z =m.g= ,81=0,48 N (1p) F w =F z F r =0,48-0,27=0,21 N (1p) Totaal: 39 punten 9