Trainingsboek Natuurkunde VMBO BB-KB

Transcriptie

1 Trainingsboek Natuurkunde VMBO BB-KB 2016

2 Hey jij daar! Welkom op de examentraining Natuurkunde VMBO! Het woord examentraining zegt het al: trainen voor je examen. Tijdens deze training behandelen we de examenstof in blokken en oefenen we ermee. Daarnaast besteden we ook veel aandacht aan de vaardigheden voor je examen; je leert handigheidjes, krijgt uitleg over de meest voorkomende vragen en leert uit welke onderdelen een goed antwoord bestaat. Verder gaan we in op hoe je de stof het beste kunt aanpakken, hoe je verder komt als je het even niet meer weet en vooral ook hoe je zorgt dat je overzicht houdt. Naast de grote hoeveelheid informatie die je krijgt, ga je zelf ook aan de slag met examenvragen. Tijdens het oefenen hiervan zijn er genoeg trainers beschikbaar om je verder te helpen, zodat je leert werken met de goede strategie om je examen aan te pakken. Hierbij is de manier van werken belangrijk, maar je kunt natuurlijk altijd inhoudelijke vragen stellen; ook over de onderdelen die niet klassikaal behandeld worden. Voor iedere vraag zijn er uiteraard uitwerkingen beschikbaar, maar gebruik deze informatie naar eigen inzicht. Vergeet niet dat je op je examen ook geen uitwerkingen krijgt. Sommige vragen worden klassikaal besproken, andere vragen moet je zelf nakijken. Mocht je nog meer willen oefenen na deze examentraining, neem dan een kijkje op Daar vind je oude examens en ons lesmateriaal van vorig jaar. Na de tips volgen het programma voor vandaag en de bijbehorende opgaven. We verwachten niet dat je alle opgaven binnen de tijd af krijgt, maar probeer steeds zo ver mogelijk te komen. Als je niet verder komt, vraag dan om hulp! We willen je graag leren hoe je er wél uit kunt komen. En onthoud goed, nu hard werken scheelt je straks misschien een heel jaar hard werken We wensen je heel veel succes vandaag en op je examen straks! Namens het team van de Nationale Examentraining, Eefke Meijer Hoofdcoördinator Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

3 EXAMENTIPS EN -TRUCS Let op je voeding: druivensuiker, pinda s en fruit doen niet alleen wonderen voor je concentratie, ze zijn ook nog eens erg lekker! Alcohol, sigaretten, koffie en thee zijn niet zo positief voor je geheugen: afblijven dus. Ga de de dag voordat je een examen hebt op tijd naar bed. Alleen dan kun je ontspannen en geconcentreerd aan het werk. Ontbijt goed, ook al ben je een beetje misselijk door de zenuwen. Zorg goed voor jezelf: het zou toch balen zijn als je ziek bent tijdens je examens! Maar een goede gezondheid heeft meer voordelen: als je een goede conditie hebt, is de zuurstoftoevoer naar je hersenen hoger en presteer je dus beter. Leer om te gaan met de tijdsdruk tijdens examens, oefen thuis hoeveel tijd je nodig hebt voor een heel examen/ of deel je tijd in. Maak oefenexamens! Als je na vijf minuten hardnekkig peinzen nog steeds het antwoord niet weet, ga dan naar de volgende vraag. Dan kun je, als je alle vragen af hebt, terug gaan naar die vraag. Vul bij meerkeuzevragen duidelijk één antwoord in. Als je je antwoord verandert, geef dit dan duidelijk aan. Staat er in de vraag geef 2 antwoorden, geef er dan ook 2 (meer mag, maar alleen je eerste 2 antwoorden kunnen goed gerekend worden). Neem de tijd. Na anderhalf uur voorovergebogen zitten, mag je je best even uitrekken. Dat is goed voor de concentratie. Tijd over? Controleer of je volledig antwoord hebt gegeven op alle vragen. Hoe saai het ook is, het is belangrijk: een (onderdeel van een) vraag kun je gemakkelijk per ongeluk overslaan. Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

4 HET EXAMEN NASK 1 Het examen NaSk1 zal bestaan uit verschillende onderwerpen. Rond deze onderwerpen zijn vragen gesteld. Dit kunnen 1 tot 5 vragen zijn die onder een onderwerp vallen. Sommige vragen zullen zijn kennisvragen, anderen zullen je vragen om te rekenen om tot de juiste uitkomst te komen. Ook zullen er opgaven zijn waar grafieken getekend of afgelezen moeten worden. Het is dan ook belangrijk deze vragen erg precies te bekijken voor het juiste antwoord. Tevens kan het examen plaatjes bevatten die je niet eerder gezien hebt. Bekijk deze rustig en kijk goed wat hier mee bedoeld word. In totaal zal het examen 2 uur duren. Het totale aantal vragen verschilt per tentamen. Meestal zullen dit richting de vragen zijn. Binas of biodata mag hierbij gebruikt worden en kunnen je hulp geven bij de stofeigenschappen, formules etc. Zorg ervoor dat je goed kan werken met Binas Biodata (weten waar alles te vinden is). TOEGESTANE HULPMIDDELEN Schrijfmaterialen, inclusief millimeterpapier Tekenpotlood Gum Blauw en rood kleurpotlood Passer Geodriehoek Rekenmachine (geen grafische) BINAS TIPS Vooraf aan het examen Zorg voor verse batterijen in je GR. Zet dingen in je GR die je echt niet kunt onthouden, dit is toegestaan. Maar teveel erin zetten leidt af, je kunt het beste zoveel mogelijk uit je hoofd leren. Zorg ervoor dat je Binas bij je hebt! Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

5 Tijdens het examen Bekijk het tentamen rustig en begin bij de opgave waar je mee wilt beginnen. Je hoeft de opgaven niet op volgorde te maken. Lees de vraag aandachtig en schrijf de belangrijke gegevens uit de vraag op. Probeer de gegevens in de vraag meteen te vertalen ; ga na wat er bedoeld wordt (bijvoorbeeld snelheid, frequentie, tijd etc.). Zie je bijvoorbeeld constante snelheid, vertaal dit dan in netto kracht is 0 en schrijf dit ook op. Maak tekeningen om het voor jezelf beter te begrijpen. Kies je formules zorgvuldig: controleer of ze wel van toepassing zijn. Schrijf de formules die je gaat gebruiken op en maak kleine stappen. Vul de juiste eenheden in je formules in: alles zonder voorvoegsel (dus meter, volt, watt, joule), behalve massa (kilogram i.p.v. gram). Zorg dat de deg/rad-instelling van je rekenmachine goed staat voordat je gaat rekenen. Probeer (met behulp van de formules) een vergelijking op te stellen. Teken hulplijnen (raaklijnen, vectoren) groot. Vergeet de eenheid niet in je eindantwoord en check of deze klopt: geef je hiermee antwoord op de vraag? Let op significantie in je eindantwoord. Kijk achteraf of je echt antwoord gegeven hebt op de vraag. Als je twijfelt aan een antwoord dit pas doorstrepen als je een alternatief antwoord weet. Beter iets dan niets en misschien dat het gedeeltelijk wel klopt. Zoek een logische opbouw in de vraag. Vaak heb je antwoord a nodig bij b etc. Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

6 PLANNING Tijden Onderwerp Oefenopgaven Start, kennismaking Blok 1 Vaardigheden Materie Geluid Pauze Blok 2 Kracht beweging Veiligheid Pauze Blok 3 Elektriciteit Pauze Blok 4 Verbranden & Verwarmen Vragenronde Evaluatie en afsluiting Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

7 BLOK 1: VAARDIGHEDEN, MATERIE EN GELUID 1. Vaardigheden 1.1 Rekenen (wiskunde). Om percentages uit te rekenen ga je als volgt te werk percentage = ene getal andere getal 100% Als je bijvoorbeeld wil weten hoeveel procent 69 van 87 is, vul je in percentage = % = 79,31% is dus 79,31% van 87. Andersom kan het ook 87 is dus 126,09% van 69. percentage = % = 126,09% 69 Als je een procentuele verandering wil uitrekenen gebruik je de volgende formule verandering in % = nieuw oud oud 100% Als iemand op dieet gaat en van 87 kilogram naar 69 kilogram gaat, is de procentuele afname dus De afname is 20,69%. verandering in % = % = 20,69% 1.2 Rekenen met grootheden en eenheden In de natuurkunde zijn er allerlei soorten grootheden: lengte, massa, temperatuur, spanning, snelheid, bijvoorbeeld. Grootheden zijn eigenschappen die je direct kan meten. Bij elke grootheid hoort een eenheid. De eenheid is hetgene dat je achter de uitkomst van een meting zet. Bijvoorbeeld: Als je langs een meetlat gaat staan dan meet je de grootheid lengte. De meting die je krijgt heeft als eenheid centimeter. Grootheden en eenheden hebben beide een symbool. Dat is een soort afkorting waarmee je de grootheid en eenheid opschrijft. Lengte heeft bijvoorbeeld het symbool l en meter het symbool m. De volgende tabel geeft de grootheden en bijbehorende eenheden en symbolen. Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

8 Bij de eenheden horen ook afgeleide eenheden. Je gaat de afstand tussen Amsterdam en New York niet in meter opschrijven, dan krijg je een enorm getal. In plaats daarvan gebruik je kilometer. Elke afgeleide eenheid bestaat uit een eenheid uit de tabel hierboven met een voorvoegsel ervoor. De voorvoegsels staan in de volgende tabel, hun betekenis staat erachter. Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

9 Voorvoegsel Betekenis Macht van 10 Milli- Een duizendste Centi- Een honderste 0.01 Deci- Een tiende 0.1 Deca- Tien 10 Hecto- Honderd 100 Kilo- Duizend 1000 Mega- Een miljoen Giga- Een miljard Eén Megawatt is bijvoorbeeld één miljoen Watt. Dat is Watt! Als je in de tabel hierboven een stap omlaag zet moet je tot en met kilo- het getal dat je hebt door 10 delen. Als je een stap omhoog zet moet je met 10 vermenigvuldigen. Bijvoorbeeld: 100 meter is 10 decameter is 1 hectometer is 0,1 kilometer. Als je te maken hebt met oppervlakte moet je per stap door 100 delen of met 100 vermenigvuldigen. Bijvoorbeeld: 100 vierkante meter is hetzelfde als 1 vierkante decameter. Als je te maken hebt met inhoud moet je per stap door 1000 delen of met 1000 vermenigvuldigen. Bijvoorbeeld: 1 kubieke meter is hetzelfde als 1000 kubieke hectometer. Of je te maken hebt met oppervlakte of inhoud kun je herkennen aan het symbool van de eenheid. Als hier een 2 achter staat ben je met oppervlakte bezig, als er een 3 achter staat met inhoud. Bijvoorbeeld: Vierkante meter schrijf je als m 2. Kubieke meter schrijf je als m 3. Een bijzondere inhoudsmaat is de liter. Eén liter is hetzelfde als 1 kubieke decimeter. Dit wil zeggen dat 1 kubieke meter dus hetzelfde is als 1000 liter 1 dm 3 = 1L 1 m 3 = 1000L 1.3 Formuledriehoek Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

10 Veel natuurkundeformules hebben de vorm a = b c. Als je a en b weet maar je wil c berekenen kan dit lastig te zien zijn. Een handig ezelsbruggetje om dit soort formules om te draaien is de formuledriehoek: Je ziet hier A, B en C staan met een streep en een vermenigvuldigingsteken. Als je nu een formule van de vorm a = b c hebt en je wil een van de drie weten, teken dan de driekhoek zoals hierboven. De grootheid die alleen staat moet dus bovenin en de grootheden die samen staan onderin. Leg nu je hand over de grootheid die je wil weten. De twee grootheden die over zijn geven aan wat je moet doen om de grootheid waar je hand overheen ligt uit te rekenen. Bijvoorbeeld: je wil C weten. Je legt je hand over Z en je krijgt het volgende te zien Hier staat A streep B, oftewel A gedeeld door B. Als je C wil berekenen moet je dus A door B delen. Op dezelfde manier kun je bepalen dat om B te berekenen je A door C moet delen. De formules die je krijgt zijn als volgt Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

11 a = b c b = a c c = a b 2. Materie 2.2 Fasen Stoffen bestaan uit hele kleine bouwstenen, die moleculen heten. Hoe dicht die moleculen op elkaar zitten bepaalt in welke toestand een stof zit. Deze toestanden heten fasen en zijn de volgende: Vaste fase. Hierbij zitten de moleculen allemaal op hun plaats en kunnen ze niet bewegen, alleen een klein beetje op en neer trillen. Vloeibare fase. Hierbij hebben de moleculen iets meer vrijheid. Ze kunnen bewegen maar blijven wel bij elkaar in de buurt. Gasfase. Hierbij bewegen de moleculen vrij door de ruimte en hoeven ze niet bij elkaar in de buurt te blijven. Stoffen kunnen van de ene fase in de andere overgaan. Hoe die overgangen genoemd worden zie je in de volgende afbeelding: Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

12 2.3 Dichtheid Als je een voorwerp in het water laat vallen, zinkt het of drijft het. Ijzer zinkt, terwijl hout blijft drijven. Of een voorwerp zinkt of drijft hangt af van de dichtheid van dit voorwerp. De dichtheid bereken je met de volgende formule ρ = m V In deze formule is ρ de dichtheid in kg/m 3, m de massa van het voorwerp in kg en V het volume van het voorwerp in m 3. Als je een voorwerp laat vallen in een vloeistof dan zinkt dit voorwerp als zijn dichtheid lager is dan die van de vloeistof, en blijft het drijven als zijn dichtheid hoger of gelijk aan de dichtheid van de vloeistof is. 2.4 Overige eigenschappen Stoffen hebben een smeltpunt. Dit is de temperatuur waarbij een stof van de vaste fase naar de vloeibare fase overgaat, oftewel smelt. De smeltpunten van allerlei soorten stoffen kun je vinden in je Binas. Stoffen kunnen ook geleiden. Dit kan op twee manieren: Geleiding van warmte, en geleiding van elektriciteit. Een stof die warmte slecht geleid is bijvoorbeeld wol. Dit wordt gebruikt in winterkleren zodat je het niet koud krijgt ook als de buitentemperatuur onder het vriespunt is. Metalen geleiden goed warmte. Als je een ijzeren lepel in een kokende pot soep legt, wordt het handvat al snel zo warm dat je de lepel niet meer kan aanraken. Bij een Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

13 houten lepel gebeurt dat niet, dus hout geleidt warmte slecht. Metalen geleiden elektriciteit ook goed. Een voorbeeld hiervan is koper. Koper wordt gebruikt in elektriciteitsdraden omdat het de elektriciteit zo goed geleid. Een stof die elektriciteit juist heel slecht geleid is bijvoorbeeld rubber. Over elektriciteit gaan we het later in de training uitgebreider hebben. 3) Geluid 3.1 Frequentie Geluid is een trilling die zich door een stof verplaatst. De moleculen van de stof trillen op en neer, botsen tegen moleculen naast zich aan, en geven zo de trilling door. Geluid heeft een frequentie. De frequentie wil zeggen hoe vaak per seconde de trilling zich herhaalt. De frequentie bereken je met f = 1 T f is de frequentie in Herz (Hz), en T is de trillingstijd in seconden. De trillingstijd geeft aan hoe lang één trilling duurt. Elke trilling heeft ook een amplitude, A. Dit is de maximale uitwijking van de trilling. Hoe groter de amplitude, hoe harder het geluid is. De toonhoogte van het geluid is afhankelijk van de frequentie. Hoe groter de frequentie van het geluid is, hoe hoger de toon. Frequentie en trillingstijd kun je niet alleen berekenen, maar ook bepalen met een oscilloscoop. Op de horizontale as staat de tijd, op de verticale as de amplitude. Als je de afstand tussen twee pieken afleest, krijg je de trillingstijd. 3.2 Geluidssnelheid Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

14 Snelheid van geluid hangt af van de dichtheid van de tussenstof, het medium. De geluidssnelheid voor verschillende media is te vinden in je Binas. In het algemeen is het zo dat des te hoger de dichtheid van het medium, des te hoger de geluidssnelheid. De geluidssnelheid kan je ook berekenen met de volgende formule. v geluid = s t v geluid is hier de geluidssnelheid in m/s. s is de afstand die is afgelegd in meter, en t de verstreken tijd in seconden Geluidsterkte meet je in decibel (BINAS 27). Dit gaat in de zogenaamde decibelschaal. De eenheid van geluidssterkte is de decibel, db. De decibelschaal is bijzonder omdat als het geluid twee keer zo hard wordt het aantal decibel met 3 omhoog gaat in plaats van ook twee keer zo hoog te worden. Bijvoorbeeld: Twee verschillende tonen hebben een sterkte van 44 db en 50 db. De tweede toon is 6 db harder dan de eerste. Omdat 3 db harder betekent dat het geluid twee keer zo hard is, is de toon van 50 db dus vier keer zo hard als de toon van 44 db. Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

15 Opgaven Vinvis zingt toontje lager Blauwe vinvissen communiceren met elkaar door te zingen. Als vinvisvrouwtjes dichtbij zijn, zingen de mannetjes zachter en lager. 1. Amerikaanse onderzoekers hebben gemeten dat de frequentie van de laagste toon afneemt van 22 Hz naar 15 Hz. Leg uit of mensen tonen van 15 Hz kunnen horen. (2 punten) 2. De onderzoekers hebben onder water geluidsopnamen gemaakt. Welk apparaat hebben ze daarbij in ieder geval gebruikt? (1 punt) A decibelmeter B echolood C luidspreker D microfoon Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

16 3. Je ziet van een bepaalde toon het beeld op een oscilloscoop. Bereken de frequentie van deze toon. Rond je antwoord af op een heel getal. Bepaal eerst de trillingstijd van de toon. (3 punten) 4. Als vinvisvrouwtjes dichtbij zijn, zingen de mannetjes zachter en lager. Hieronder staan twee zinnen over deze veranderingen. Omcirkel in elke zin de juiste mogelijkheden. (2 punten) Wanneer de vinvis zachter zingt, is de van het signaal Groter kleiner Amplitude trillingstijd Wanneer de vinvis met een lage toon zingt, is de van het signaal Groter kleiner Amplitude trillingstijd Gevaarlijk stil Er zijn steeds meer hybride auto s. Dit betekent dat die auto een benzinemotor én een zeer stille elektromotor heeft. Bij lage snelheden rijdt deze auto op de elektromotor en is bijna niet hoorbaar. 5. Het geluidsniveau bij een snelheid van 25 km/h is voor een voetganger te vergelijken met boomblaadjes in de wind. Welk geluidsniveau (in db) hoort de voetganger als de auto nadert? Gebruik de tabel Gehoorgevoeligheid in BINAS. (1 punt) Er is een luidspreker ingebouwd zodat de auto bij lage snelheid wel hoorbaar is. 6. Deze luidspreker produceert meer geluid als de snelheid toeneemt. Welke grootheid verandert als de luidspreker meer geluid maakt? (1 punt) A de amplitude B de frequentie C de trillingstijd Tijdens het optrekken neemt het geluidsniveau van de luidspreker toe van 40 db tot 55 db. Voor het geluidsniveau geldt de volgende woordformule: Bij verdubbeling van het geluid neemt het geluidsniveau met 3 db toe. Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

17 7. Bereken hoeveel maal het geluid is toegenomen. (2 punten) Je ziet een diagram met de gehoordrempel van een mens. De gehoordrempel geeft aan hoeveel db nodig is om een bepaalde frequentie te kunnen horen. 8. De luidspreker produceert op een bepaald moment een geluidsniveau van 40 db. Bepaal hoe groot de frequentie van de luidspreker ten minste moet zijn om gehoord te worden. (1 punt) Practicum dichtheid Tijdens een practicum krijgen Dillon en Amir de opdracht om de dichtheid van een stof te bepalen. Ze krijgen vijf verschillende blokjes van die stof. Voor hun metingen gebruiken ze een bovenweger en een maatcilinder. Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

18 9. Beschrijf de handelingen die Dillon en Amir moeten uitvoeren om het volume van een blokje te bepalen. (2 punten) 10. Hieronder staat een diagram waarin hun meetresultaten zijn uitgezet. Noteer de juiste grootheid langs de horizontale as en teken de grafiek die het verband weergeeft tussen de gemeten grootheden. (2 punten) 11. Bereken met de gegevens in het diagram de dichtheid die Dillon en Amir gevonden hebben. (3 punten) Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

19 BLOK 2: BEWEGING EN KRACHTEN 1. Kracht, beweging en veiligheid 1.1 Kracht en energie Een kracht is de oorzaak van een beweging. Als je een voorwerp ziet bewegen, weet je automatisch dat er een kracht op werkt, of dat er kort geleden een kracht op heeft gewerkt. De eenheid van kracht is de Newton, symbool N. Er zijn verschillende soorten krachten: Spierkracht ontstaat als spieren in je lichaam zich spannen. Veerkracht ontstaat wanneer een veer wordt ingedrukt of uitgerekt. Spankracht ontstaat als een touw of kabel strak gespannen wordt. Zwaartekracht. Op elk voorwerp op aarde werkt de aantrekkingskracht van de aarde. Deze aantrekkingskracht heet de zwaartekracht. Wrijvingskracht. Als een voorwerp langs een ruw oppervlak beweegt, ontstaat er een wrijvingskracht, die tegengesteld is aan de bewegingsrichting van het voorwerp. Deze kracht werkt de beweging dus tegen. Magnetische kracht. Een ijzeren spijker wordt door een magneet aangetrokken. Deze kracht noemt men magnetische kracht. Elektrische kracht. Elektrisch geladen voorwerpen oefenen krachten op elkaar uit. 1.2 Vectoren Kracht en snelheid zijn vectoren. Dat wil zeggen, ze hebben een grootte, richting en aangrijpingspunt. Een kracht wordt voorgesteld als een pijl in de richting waar de kracht heen gaat. Deze pijk heeft 3 eigenschappen: De lengte van de pijl geeft de grootte van de kracht aan, een grotere kracht heeft dus een langere pijl. De richting van de pijl geeft de richting van de kracht aan Het begin van de pijl geeft het aangrijpingspunt aan. Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

20 1.3 Zwaartekracht De aarde trekt aan alle voorwerpen. Deze kracht wordt de zwaartekracht genoemd en deze zorgt er onder andere voor dat je op je stoel blijft plakken en niet door het lokaal gaat zweven. De zwaartekracht kun je berekenen met de volgende formule F z = m g F z is hier de zwaartekracht in N. m is de massa van het voorwerp waarop de zwaartekracht werkt in kg, en g is de zwaartekrachtsversnelling. Deze is constant en ongeveer gelijk aan 9,81 m/s Energie Energie geeft aan hoeveel een voorwerp kan doen. Met energie kan een voorwerp verplaatsen of versnellen, dus beweging uitvoeren. Twee soorten energie zijn Zwaarte-energie. Dit is de energie die nodig is om een voorwerp een bepaalde hoogte op te tillen. De zwaarte-energie schrijf je E z en bereken je met de volgende formule E z = m g h m is de massa van het voorwerp in kg, g is de zwaartekrachtsversnelling, 9,81 m/s 2, en h is de hoogte tot waar het voorwerp wordt opgetild. Bewegingsenergie, ook wel kinetische energie genoemd. Dit is de energie die nodig is om een voorwerp tot een bepaalde snelheid te versnellen. De bewegingsenergie schrijf je als E k en bereken je als volgt E k = 1 2 m v2 m is de massa van het voorwerp in kg en v de snelheid van het voorwerp in m/s. De eenheid van zowel E z als E k is de Joule, J. 1.4 Kracht en beweging Als er meerdere krachten op een voorwerp werken, versterken of verzwakken die elkaar. Bij een auto verzwakt de luchtwrijving bijvoorbeeld de motorkracht. Als je heuvelop fietst trekt de zwaartekracht je naar achter. Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

21 De som van alle krachten op een voorwerp wordt de nettokracht genoemd. Voor de nettokracht geldt dat als deze niet 0 is dat het voorwerp gaat bewegen. In formulevorm: F netto 0 er is een beweging Gemiddelde snelheid Bij elke beweging hoort een snelheid. De gemiddelde snelheid bereken je met de volgende formule: v gem = s t v gem is hier de gemiddelde snelheid in m/s, s de afgelegde weg en t de verstreken tijd. De gemiddelde snelheid hoeft niet per se de ware snelheid te zijn! Als je naar school fiets is je gemiddelde snelheid bijvoorbeeld 15 km/h, maar dat komt omdat je soms op een stoplicht moet wachten (je snelheid is dan 0) en soms kan doorfietsen (je snelheid is dan waarschijnlijk groter dan 15 km/h). Als je de gemiddelde snelheid weet kan je de afstand uitrekenen met s = v gem t Als je de snelheid in m/s weet en je wil de snelheid in km/h berekenen, dan vermenigvuldig je met 3,6. Als je de snelheid in km/h weet en je wil de snelheid in m/s berekenen, dan deel je door 3,6. Versnelling en vertraging Een snelheidsverandering wordt een versnelling of vertraging genoemd. Bij een versnelling neemt de snelheid toe, bij een vertraging neemt de snelheid af. De snelheid en afstand kun je ook aflezen uit een diagram. De snelheid staat uitgezet in een v, t-diagram. Bij een v, t-diagram kun je aan de steilheid zien hoe groot de versnelling is. Hoe steiler de lijn in een v, t-diagram loopt, hoe sneller de snelheid toeneemt. De afstand staat uitgezet in een s, t-diagram. Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

22 Bij een s, t-diagram kun je aan de steilheid zien hoe groot de snelheid is. Hoe steiler de lijn in een s, t-diagram loopt, hoe groter de snelheid is. Hieronder staat een voorbeeld van een v, t-diagram. Omdat dit een v, t-diagram is kunnen we aan de hand van de steilheid iets over de versnelling zeggen. Je ziet dat lijn A steiler loopt dan lijn B. Dit betekent dat de beweging van A een hogere versnelling heeft dan de beweging van B. 1.6 Kracht en druk Druk is een ander woord voor kracht op een oppervlak. De eenheid van druk is Newton per vierkante meter, N/m 2. De druk geef je aan met p en bereken je met p = F A p is de druk in N/m 2, F is de kracht in N en A het oppervlak waarop de kracht werkt in m 2. Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

23 Opgaven Solar impulse De Solar Impulse is een vliegtuig op zonne-energie. Gegevens van de Solar Impulse. Maximale snelheid Take-off snelheid Take-off tijd 75 km/h 35 km/h 2 min 42 sec 1. Om op te kunnen stijgen is een minimale snelheid nodig: de take-off snelheid. De take-off snelheid van de Solar Impulse wordt 2 min 42 sec na de start bereikt. Toon met een berekening aan dat de versnelling 0,06 m/s 2 is. (4 punten) 2. De Solar Impulse heeft een massa van 1600 kg. Bereken de kracht die nodig is om die versnelling te halen. (2 punten) 3. Om normaal te blijven ademen moet er in de cockpit een luchtdruk van ongeveer 1000 hpa zijn. De Solar Impulse vliegt op zijn maximale hoogte (8500 m). Leg uit of de druk in de cockpit hoger of lager is dan de luchtdruk buiten de cockpit. Gebruik bij je antwoord de tabel Luchtdruk en hoogte in BINAS. (2 punten) Tweel Een bandenmaker heeft een band ontworpen die rond blijft door spaken van sterk, synthetisch rubber in plaats van door lucht: de Tweel. Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

24 Voordelen Tweel: geen klapband meer kleinere rolweerstand brandstofbesparing geen reservewiel nodig De bandenmaker maakt één testrit met een auto met luchtbanden en één met Tweels. 4. Beide soorten banden worden getest met dezelfde auto en bij dezelfde snelheid. Vergelijk de rit met luchtbanden met de rit met Tweels. Hieronder staan twee zinnen. Omcirkel in elke zin de juiste mogelijkheid. (1 punt) Bij de rit met de Tweels is de totale wrijvingskracht Gelijk Groter Kleiner De benodigde kracht naar voren is dan Gelijk Groter Kleiner Tijdens de testrit rijdt de auto over een stoeprand. 5. In deze situatie werken er op de rubberspaken verschillende krachten. Welke krachten werken er op de spaken bij A en B? (1 punt) Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

25 A Bij A werken drukkrachten en bij B trekkrachten. B Bij A werken trekkrachten en bij B drukkrachten. C Bij A en B werken vooral drukkrachten. D Bij A en B werken vooral trekkrachten. Tijdens de testrit met de Tweels is langs de testbaan een geluidsniveau van 79 db gemeten. Het rolgeluid van autobanden mag niet meer dan 70 db zijn. Voor het geluidsniveau geldt de volgende woordformule: Bij verdubbeling van het geluid neemt het geluidsniveau met 3 db toe. 6. Bereken hoeveel keer het geluid harder is dan toegestaan. (2 punten)om aan het toegestane geluidsniveau te voldoen worden voorstellen gedaan voor het aanpassen van de auto. Welk voorstel kan bijdragen aan het verminderen van het gemeten rolgeluid langs de testbaan? (1 punt) A De binnenkant van de motorkap isoleren. B De cabine isoleren. C De wielen afdekken. D Een spoiler onder de neus van de auto aanbrengen. Verkouden automobilisten Er is onderzoek gedaan naar de invloed van verkoudheid op het rijgedrag van automobilisten. Lees de teletekstpagina. Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

26 Uit het onderzoek blijkt dat verkouden bestuurders een grotere reactieafstand hebben. 7. Wat bedoelen we met reactieafstand? (1 punt) 8. Hieronder staan twee zinnen over de invloed van verkoudheid bij remmen. Omcirkel in elke zin de juiste mogelijkheid. (1 punt) Een onderdeel van het onderzoek was het uitvoeren van een noodstop. 9. Je ziet vier s, t-diagrammen. In elk diagram is lijn (1) die van een noodstop bij een gezonde bestuurder. De beginsnelheid is steeds gelijk. In welk diagram geeft de stippellijn (2) de noodstop bij een verkouden bestuurder juist weer? (1 punt) 10. Uit het onderzoek blijkt dat bij een snelheid van 30 km/h de reactieafstand door verkoudheid met 1 meter toeneemt. Laat met een berekening zien dat de reactietijd dan is toegenomen met 0,12 s. (3 punten) 11. Van één van de metingen zijn de gegevens in een snelheid-tijd-diagram uitgezet. De beginsnelheid is 28 m/s. Bereken met behulp van het diagram de afstand tijdens het remmen (tussen 1,2 s en 8,0 s). (3 punten) Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

27 12. In de uitwerkbijlage staat een tabel met bewegingen die bij de grafiek kunnen horen. Zet achter elk deel van de grafiek één kruisje in de juiste kolom. (1 punt) Toeren Er is een auto te koop die accu s gebruikt als energiebron. Deze auto stoot geen verbrandingsgassen uit. Bij de auto is zoveel mogelijk gebruik gemaakt van lichte materialen. Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

28 13. Het gebruik van lichte materialen heeft invloed op de rolweerstand. De rolweerstand is evenredig met de massa van een auto. Hieronder staat een zin. Omcirkel in de zin de juiste mogelijkheid (1 punt) In de handleiding van de auto staat de volgende tabel 14. Teken in het diagram hieronder de grafiek van het vermogen van de auto tegen de snelheid. (3 punten) 15. De maximum snelheid op Nederlandse autowegen is 100 km/h. Bepaal met behulp van het diagram het vermogen bij die snelheid (1 punt) Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

29 16. De snelheid van de auto hangt af van het vermogen. Als het vermogen van de auto twee keer zo groot is, dan is de snelheid (1 punt) A ook twee keer zo groot. B meer dan twee keer zo groot. C minder dan twee keer zo groot. 17. Bij een constante snelheid van 100 km/h is de nettokracht op de auto 0 N. Wat is juist over de nettokracht op de auto bij een constante snelheid van 130 km/h? (1 punt) A De nettokracht is bij beide snelheden even groot. B De nettokracht is bij 130 km/h groter. C De nettokracht is bij 130 km/h kleiner Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

30 BLOK 3: ELEKTRICITEIT 1. Elektriciteit 1.1 Elektrische energie in huis Elektriciteit is het bewegen van stroom door een stroomkring. Denk aan mensen die emmers water doorgeven om een brand te blussen; de emmers water zijn hier de stroom. De stroomkring is de combinatie van apparaten en spanningsbron waar de stroom doorheen loopt. De spanningsbron wekt de stroom op. Dit kan een batterij zijn, of een accu, of een elektriciteitscentrale. Stroom beweegt niet even makkelijk door elke stof. Door koper beweegt stroom heel makkelijk (daarom zijn stroomdraden vaak van koper), maar door rubber beweegt stroom niet. Stoffen waar stroom makkelijk doorheen beweegt worden geleiders genoemd. Stoffen waar stroom niet of nauwelijks doorheen beweegt heten isolatoren. Een schakeling beschrijft hoe de apparaten in een stroomkring aan elkaar zitten. Je kan apparaten bijvoorbeeld in een kring aansluiten, maar ook met vertakkingen. Er zijn twee soorten schakelingen. De serieschakeling, waarbij alle apparaten achter elkaar zitten, en de parallelschakeling, waarbij alle apparaten op een aparte stroomdraad zitten. Als je een paar apparaten in serie schakelt, moeten ze wel allemaal aan staan: de stroom loopt door het eerste apparaat, dan door het tweede, enzovoort, en tenslotte door het laatste. Als er eentje kapot is, wordt deze stroomkring verbroken en doen Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

31 ook de andere het niet meer. In dat geval is het ook moeilijk om te bepalen wélk apparaat kapot is, want ze zijn allemaal uitgevallen. In een parallelschakeling loopt een deel van de stroom loopt door het eerste apparaat, een deel door het andere apparaat. Als één van de apparaten stukgaat kan de stroom nog steeds door de kring lopen. Bij een parallelschakeling doen alle andere apparaten het in dat geval dus nog. Stroom heeft drie eigenschappen: De stroomsterkte, I. Deze grootheid geeft aan hoeveel elektriciteit er per seconde door de stroomkring loopt. Een hogere stroomsterkte betekent meer elektronen per seconde door de schakeling. De eenheid van stroomsterkte is de Ampère, A. De spanning, U. Deze geeft aan hoeveel energie de elektronen meekrijgen om af te geven aan de apparaten in de schakeling. Bij een hogere spanning gaan lampjes bijvoorbeeld feller branden omdat ze meer energie tot hun beschikking hebben. De eenheid van spanning is de Volt, V. De weerstand, R. Deze eigenschap is voor elk apparaat anders. De weerstand geeft aan hoe makkelijk of moeilijk de stroom door een apparaat gaat. Hoe lager de weerstand, hoe makkelijker de stroom er doorheen beweegt. De eenheid van weerstand is de Ohm, Ω. Deze grootheden kun je uitrekenen met de wet van Ohm: U = I R Naast berekenen kun je de grootheden ook meten. Spanning meet je met een voltmeter. Spanning staat altijd over een apparaat, dus een voltmeter sluit je parallel aan met het apparaat waar je de spanning over wil weten. Stroomsterkte meet je met een ampèremeter. Stroom loopt altijd door een apparaat, dus een ampèremeter sluit je in serie aan met het apparaat waardoor je de stroom wil meten. Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

32 Met een multimeter kun je zowel spanning als stroomsterkte als weerstand meten. Hiervoor gelden dezelfde regels als voor de voltmeter en ampèremeter. 1.2 Componenten van een schakeling Een schakeling heeft een aantal componenten. Deze hoeven niet allemaal tegelijk in een schakeling aanwezig te zijn, zolang de schakeling maar een spanningsbron en tenminste één apparaat bevat. Deze componenten zijn: Weerstand: Dit is een voorwerp gemaakt van een speciaal soort stof die moeilijk stroom geleidt. Een weerstand heeft, zoals de naam al aangeeft, een hoge weerstand. Stroom loopt hier dus moeilijk doorheen. Weerstanden bestaan in verschillende soorten met verschillende weerstanden. Ze zijn gecodeerd op kleur. Zie voor meer informatie je Binas. NTC (Negative Temperature Coefficient): Een NTC is een speciaal soort weerstand waarvan de weerstand omlaag gaat als deze warmer wordt. Je kan deze dus gebruiken als temperatuursensor. Dit soort weerstanden zitten onder andere in slimme verwarmingen en elektrische thermometers. LDR (Light Dependant Resistor): een LDR is een speciaal soort weerstand waarvan de weerstand omhoog gaat als er meer licht op valt. Deze worden gebruikt in situaties waar de hoeveelheid licht uitmaakt, zoals straatlantaarns. LED (Light Emitting Diode): Een LED is een lampje, maar dan een speciaal soort. Een gloeilamp werkt met een gloeidraad, waar elektrische energie wordt omgezet in warmte. Een LED zet elektrische energie direct om in licht. Schakelaars: Schakelaars hebben twee standen: aan en uit. Bij een aan-stand laten schakelaars stroom door, bij een uit-stand niet. Schakelaars kunnen dus gebruikt worden om de stroomkring te onderbreken. Schakelaars kunnen met de hand bediend worden (drukschakelaar) of magnetisch zijn (reedcontact). Transistor (Stroomversterker): Een transistor kan gebruikt worden om bij gelijke stroomsterkte een hogere spanning te krijgen. Condensator (Opslag): Een condensator is een stroomopslag. Deze bestaat uit twee grote metalen platen met isolatiemateriaal ertussen. De stroom hoopt zich op de ene plaat op maar kan niet door de isolator heen om naar de Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

33 andere plaat te kunnen, en dus kan een condensator gebruikt worden om stroom op te slaan. Transformator: Een transformator bestaat uit twee spoelen met een stuk metaal ertussen. De functie van een transformator is om de spanning van een stroom om te zetten. In de praktijk wordt dit gebruikt om 230V uit het stopcontact om te zetten naar een spanning waar het apparaat mee om kan gaan. De oplader van je telefoon en laptop hebben bijvoorbeeld een transformator omdat deze apparaten niet met 230V om kunnen gaan. De volgende formule zegt hoe de spanning verandert, afhankelijk van de windingen van de twee spoelen U links U rechts = n links n rechts U links is hier de spanning links, in V en n links het aantal windingen van de spoel links. U rechts is de spanning rechts, in V en n rechts het aantal windingen van de spoel rechts. 1.3 Beveiliging Als de stroom uit een stroomkring kan weglekken krijg je kortsluiting. Als bijvoorbeeld een stroomdraad gebroken is en het gebroken uiteinde maakt contact met een metalen voorwerp, kan de stroom via dat voorwerp weglopen en staat bovendien dat voorwerp onder spanning erg gevaarlijk! Om dit te voorkomen zit in elk huis een aardlekschakelaar. Dit is een apparaatje dat de uitgaande en inkomende stroom vergelijkt. Als deze ongelijk zijn, bijvoorbeeld omdat er stroom lekt, zet dit apparaatje meteen de stroom in het hele huis uit. Daarnaast zit in elke schakeling in huis een zekering. Als er stroom door een draad of apparaat loopt, warmt deze op. Als er teveel stroom door een draad loopt kan deze zo zeer opwarmen dat hij smelt, wat brand kan veroorzaken. In een zekering zit een heel dun stroomdraadje dat precies smelt bij een van te voren vastgestelde stroomsterkte. Als je op één schakeling veel apparaten aansluit heeft die schakeling veel stroom nodig. De zekering zorgt ervoor dat de hoeveelheid stroom onder een bepaalde waarde blijft zodat de stroomdraden in de schakeling heel blijven. Als de stroomsterkte boven deze hoeveelheid komt smelt de zekering en breekt dus de schakeling. Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

34 1.4 Vermogen en energie Het elektrisch vermogen geeft aan hoeveel elektrische energie per seconde in een apparaat wordt omgezet in andere energie (bijvoorbeeld warmte bij een strijkijzer). De letter van vermogen is P en de eenheid is de Watt. Watt is Joule per seconde. De formule voor het bereken van het vermogen van een apparaat is P = U I U is de spanning over het apparaat in Volt en I de stroomsterkte door het apparaat in Ampère. Energie De elektrische energie die een apparaat verbruikt is te berekenen met E el = P t Je hebt nu twee mogelijkheden: Als je de energie in Joule wil weten vul je het vermogen in Watt in en de tijd in seconden Als je de energie in kwh wil weten vul je het vermogen in Kilowatt in en de tijd in uren. Eén kwh (kilowattuur) is de hoeveelheid elektrische energie die een apparaat met een vermogen van 1 kilowatt omzet in één uur. Een kwh is dus niet hetzelfde als een kilowatt per uur zoals mensen soms zeggen! Dat slaat namelijk helemaal nergens op. Als je wil weten hoeveel je moet betalen voor een hoeveelheid energie moet je deze altijd omrekenen naar kwh. Daarna gebruik je de volgende formule: Kostprijs = verbruikte energie in kwh prijs per kwh 1.5 Rendement Niet alle energie wordt nuttig gebruikt. Een apparaat kan bijvoorbeeld 100 joule aan elektrische energie krijgen, maar maar 80 joule daarvan gebruiken. Een gloeilamp zendt bovendien naast licht ook heel veel warmte uit, waar je weinig aan hebt. Het begrip rendement beschrijft welk deel van de totale energie die een apparaat tot zijn beschikking heeft nuttig gebruikt wordt: in formulevorm. Rendement = E uit E in 100% Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

35 Het rendement is altijd tussen de 0% en 100%. E in is de energie die het apparaat opneemt, dus die het apparaat geleverd krijgt van het elektriciteitsnet. E uit is de energie die het apparaat nuttig gebruikt. Dus licht bij een lamp, warmte bij een broodrooster, enzovoorts. Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

36 Opgaven Berkelbike De Berkelbike is een driewieler waarop mensen met een spierverlamming kunnen fietsen. In de Berkelbike zit een kleine computer die stroomstootjes naar elektrodes in een fietsbroek van de fietser stuurt. Via de fietsbroek worden deze stroomstootjes doorgegeven aan de beenspieren. Hierdoor trekken de beenspieren samen en kunnen de benen bewegen. 1. De computer werkt op een spanning van 7,2 V. Deze wordt geleverd door zes batterijen van 1,2 V. In welk schema zijn de batterijen juist aan de computer geschakeld? (1 punt) 2. In de computer zit een transformator. Deze transformator werkt niet als deze direct op de polen van de batterijen wordt aangesloten. Daarover staan hieronder twee zinnen. Omcirkel in elke zin de juiste mogelijkheid. (2 punten) Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

37 3. Vanuit de computer lopen snoertjes naar de speciale fietsbroek. In de fietsbroek zitten elektrodes tegen de huid gedrukt. Tussen de elektrodes en de huid zitten vochtige sponsjes. Wat is de reden dat deze sponsjes vochtig gemaakt worden? (1 punt) A. De stroom zal beter doorgelaten worden. B. De elektrodes blijven beter aan de huid plakken. C. De stroom zal dan slechter doorgelaten worden. D. De elektrodes worden hierdoor gekoeld 4. Tussen de elektrodes loopt tijdens een stroomstootje een stroomsterkte van 150 ma (0,15 A) door de huid. De weerstand van de huid tussen de elektroden is 900 Ω. Toon met een berekening aan dat de gebruikte spanning 135 V is. (2 punten) 5. In de computer zit elektronica die van de gelijkspanning een wisselspanning maakt. Een transformator brengt de spanning van 7,0 V omhoog naar 135 V. Wat is de verhouding tussen het aantal windingen in de primaire spoel en de secundaire spoel? (1 punten) A. n p n s = 1 19 B. n p n s = 19 1 C. n p n s = D. n p n s = De elektrische energie van een stroomstootje is 1,9 J. De batterijen leveren daarbij een vermogen van 20,3 W. Bereken hoe lang het stroomstootje duurt. (2 punten) Practicum elektriciteit Sorana en Dibi doen een practicum over elektriciteit. Ze zetten een weerstand in serie met een fietslampje en een stroommeter. Deze sluiten ze aan op een regelbare spanningsbron. Met een schakelaar kunnen ze het circuit sluiten of onderbreken. Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

38 7. Sorana en Dibi gebruiken een spanningsmeter om de spanning over het fietslampje te meten. Hieronder zie je een deel van hun schakeling. Maak het schakelschema compleet met schakelaar, lampje en spanningsmeter. (2 punten) De spanningsbron zetten ze op verschillende standen. Ze lezen bij elke stand de spanning over en de stroom door het lampje af. Je ziet een tabel met hun meetresultaten. U (V) 0,0 1,0 1,5 2,0 3,0 4,0 5,0 I (ma) 0,0 23,2 33,5 42,0 52,5 59,0 61,2 8. Teken in het diagram hieronder de grafiek van de stroomsterkte tegen de spanning. (4 punten) Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

39 9. De weerstand die in serie met het lampje staat is 130 Ω. Bereken de totale weerstand van de schakeling bij een spanning over het lampje van 2,0 V. (4 punten) 10. Waarom loopt de grafiek van het lampje niet volgens een rechte lijn? (1 punt) A De spanning neemt nietgelijkmatig toe. B De stroomsterkte neemt bij elke meting steeds meer toe. C De weerstand van het lampje neemt af. D De weerstand van het lampje neemt toe. Licht in de tent Er is een LED-lamp op batterijen te koop die over een tentpaal kan worden geschoven. Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

40 11. LEDs hebben een hoger rendement dan gloeilampjes. Hoe merk je het hogere rendement van LEDs? (1 punt) 12. Wat is het milieuvoordeel van het gebruik van LEDs in plaats van gloeilampjes? (1 punt) Elke LED in deze lamp werkt op een spanning van 6 V. Een batterij levert een spanning van 1,5 V. Met een schakelaar wordt het elektrische circuit gesloten of onderbroken. 13. Over deze LED-lamp staan hieronder drie zinnen. Omcirkel in elke zin de juiste mogelijkheid. (2 punten) De batterijen staan in serie parallel geschakeld. De LEDs staan in in serie parallel ten opzichte van elkaar. De schakelaar staat in met in serie parallel de LEDs. 14. De batterijen hebben een totale capaciteit van 3000 mah. De LED-lamp kan 15 uur branden op volle batterijen. Bereken de stroomsterkte die de batterijen leveren. (2 punten) 15. Het rendement van de LED-lamp is 50%. De lamp brandt 15 uur op volle batterijen. Bereken hoe lang een gloeilamp met dezelfde lichtopbrengst kan branden op volle batterijen. Gebruik de tabel 'Rendementen bij energieomzettingen in BINAS (3 punten) Animal Chaser Een Animal Chaser is een apparaat dat geluid uitzendt om katten uit de tuin te houden. Je ziet een afbeelding met het frequentiebereik van de Animal Chaser. Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

41 16. Noteer de hoogste frequentie die de Animal Chaser kan produceren. (1 punt) 17. In de folder van het apparaat staat dat de tonen van de Animal Chaser hoorbaar zijn voor de leeftijdsgroep jaar. Leg met de gegevens in de afbeelding uit of elketoon die de Animal Chaser maakt hoorbaar is voor deze leeftijdsgroep. (2 punten) 18. In de Animal Chaser zit boven de luidspreker een infraroodsensor. Waarop reageert een infraroodsensor? (1 punt) A geluid B magnetisme C warmte D zichtbaar licht Je ziet een vereenvoudigd schakelschema van de Animal Chaser. 19. Hieronder staan twee zinnen over de werking van deze schakeling. Omcirkel in de tweede zin de juiste mogelijkheden. (2 punten) Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

42 Als een kat in de buurt van het apparaat loopt, wordt de weerstand van de sensor kleiner. Er loopt dan een grotere stroom naar de basis collector emitter en er loopt stroom van basis naar collector collector naar basis collector naar emitter emitter naar collector 20. Als de zoemer niet werkt (stand-by stand) loopt er een stroom van 0,046 ma door de weerstand. De spanning over de weerstand is dan 0,5 V. Bereken de grootte van de weerstand in kω. (3 punten) 21. De Animal Chaser staat een heel jaar (365 dagen) aan. Het gemiddeld geleverde vermogen in dat jaar is 4,5 mw. Hoeveel energie is er in dat jaar omgezet? (1 punt) A 142 kj B 142 MJ C 142 GJ 22. De Animal Chaser krijgt zijn energie via een adapter die aangesloten is op het lichtnet. In de adapter zit een transformator die de netspanning (230 V) omzet naar de juiste spanning. De primaire spoel heeft 460 windingen. Bereken het aantal windingen van de secundaire spoel. (2 punten) Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

43 BLOK 4: VERBRANDEN EN VERWARMEN (NIET VOOR BASIS) 1) Verbranden en verwarmen 1.1 Warmte Warmte is een vorm van energie. Om de temperatuur van een voorwerp te verhogen (dus het te verwarmen) moet je warmte toevoegen aan het voorwerp. Warmte kan op drie manieren getransporteerd worden Bij geleiding verplaatst de warmte zich binnen de stof maar blijft de stof op zijn plaats. Denk hierbij bijvoorbeeld aan een metalen lepel in een pan met soep. Als je een tijdje wacht is ook het handvat heet. Niet elke stof geleidt even goed. Metalen geleiden doorgaans zeer goed, een stof als hout nauwelijks. Bij stroming vervoert de stof zelf warmte. Denk hierbij aan hete lucht die opstijgt. De warmte stijgt met de stof mee. Stroming vindt alleen plaats bij vloeistoffen en gassen. Tot slot is er straling waarbij warmte zonder tussenstof wordt uitgezonden. Straling zorgt ervoor dat de zon ons op aarde kan verwarmen, want tussen zon en aarde is alleen vacuüm, geen tussenstof. Isoleren betekent het warmteverlies beperken. Dat betekent dat je alle bovenstaande vormen van warmtetransport moet tegengaan. Een aantal vormen van isolatie zijn De thermosfles. Deze heeft een reflecterende coating aan de binnenkant om straling tegen te houden. Ook heeft een thermosfles een dubbele wand met vacuüm ertussen om geleiding tegen te houden, en is de thermosfles waterdicht afgesloten om stroming tegen te houden. Bouwmaterialen. De muren van een huis zijn geïsoleerd om geleiding en straling tegen te gaan. Als een huis kieren heeft kan nog wel stroming plaatsvinden. Dubbele beglazing. In plaats van één ruit heb je er twee met lucht ertussen. Dit is om geleiding tegen te gaan. Radiatorfolie. Achter radiators zit een laag reflecterend folie om de straling die anders naar de buitenmuur zou gaan terug de ruimte in te kaatsen. Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

44 Bij warmte is er ook sprake van rendement. De formule is hetzelfde als bij elektriciteit: Rendement = nuttige energie totale energie 100% In tabel 18 van de Binas kun je vinden hoeveel warmte bepaalde stoffen opwekken als je ze verbrand. 1.2 Energie en milieu Door de verbranding van bepaalde stoffen (olie, gas, hout) komen er schadelijke stoffen vrij die een slechte invloed op het milieu hebben: Luchtverontreiniging is slecht voor de longen. Je kan hier bijvoorbeeld ademhalingsproblemen van krijgen. Zure regen: Als de verbrande stoffen in de atmosfeer terecht komen kunnen ze in de vorm van zure regen weer neerkomen. Zure regen is schadelijk voor planten en gebouwen. De schadelijke stof in zure regen is SO 2. Versterken van broeikaseffect: Bepaalde gassen zoals CO 2 blijven in de atmosfeer hangen en houden warmte vast zodat de aarde langzaam opwarmt. Dit wordt het broeikaseffect genoemd en heeft hele ernstige gevolgend voor zowel mens als natuur. Thermische verontreiniging: Fabrieken gebruiken in sommige gevallen water om hun apparaten af te koelen zodat deze niet te heet worden en langer achter elkaar gebruikt kunnen worden. Dit water wordt koelwater genoemd. Als dit te warm is om de apparaten nog af te koelen wordt dit in de natuur geloosd. Dit kan als gevolg opwarming van rivieren en vijvers in de buurt van de fabriek hebben, wat schadelijk is voor de dieren en planten die daar leven. Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

45 Opgaven Schaduwdoek Bert en Selma willen een schaduwdoek kopen om boven hun zithoek in de tuin te hangen. Ze lezen in een folder van de leverancier: Het materiaal waarvan wij het doek maken is 320 g/m Volgens Bert is hier de dichtheid gegeven. Waarom heeft Bert geen gelijk? (1 punt) In de folder staat ook: Het gewicht van het schaduwdoek zonder bevestigingsmateriaal is 1,8 kg. 2. Natuurkundig gezien klopt deze zin niet. Verbeter deze zin zodat die natuurkundig klopt. (1 punt) 3. Bereken de oppervlakte van het doek. (2 punten) 4. Bert en Selma willen het schaduw doek vooral op warme zonnige dagen gebruiken om koel te zitten. Het doek is in een witte en een zwarte uitvoering te koop. Leg uit waarom de zwarte uitvoering geen verstandige keuze is om op warme dagen koel te kunnen zitten. (2 punten) 5. Het doek is van geweven kunststofvezels gemaakt. Kunststofvezels zijn een goede warmteisolator. Noem nog een stofeigenschap waarom juist dit materiaal geschikt is om als schaduwdoek te gebruiken. (1 punt) Smulballon Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

46 Meesterkok Angélique Schmeinck kookt op een hoogte van 700 m in de mand van een heteluchtballon. Gasten genieten tijdens het diner van het eten en het uitzicht. 6. Met een gasbrander wordt de lucht in de ballon verwarmd. Als de lucht voldoende verwarmd is, gaat de ballon omhoog. Wat is juist over de dichtheid van de lucht in de ballon? (1 punt) A Die is gelijk aan de dichtheid van de lucht buiten de ballon. B Die is groter dan de dichtheid van de lucht buiten de ballon. C Die is kleiner dan de dichtheid van de lucht buiten de ballon. 7.Het voedsel moet op een bepaalde hoogte hangen om door de hitte in de ballon te garen. Het eten wordt binnenin de ballon in een pakketje aan een kabel naar boven gehesen. De kabel loopt over twee vaste katrollen. Over de functie van deze katrollen staan hieronder twee zinnen. Omcirkel in elke zin de juiste mogelijkheid. (2 punten) Met de katrollen verandert de richting van de kracht Niet Wel De kracht om het zakje op te hijsen met deze katrollen Is even groot als Is groter dan Is kleiner dan alleen met de bovenste katrol. Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

47 8. Het voedsel wordt in de ballon verwarmd bij een temperatuur die ligt tussen 80 C en 120 C. Angelique takelt een pakketje met soep omhoog. Welke faseovergang vindt in het pakketje plaats als de soep kookt? (1 punt) A rijpen B smelten C stollen D sublimeren E verdampen In de mand staan gasflessen met (vloeibaar) propaan. 9. Tijdens de ballonvaart neemt de hoeveelheid propaan in de flessen af. De ballon (met mand en inhoud) blijft op dezelfde hoogte varen. Wat is juist over de kracht omhoog op de ballon? (1 punt) A De kracht omhoog blijft gelijk. B De kracht omhoog neemt af. C De kracht omhoog neemt toe. 10. Tijdens de vlucht is L propaangas verbrand. Bereken hoeveel energie bij deze verbranding is vrijgekomen. Gebruik bij je antwoord de tabel met Verbrandingswarmte van enkele stoffen in BINAS (3 punten) Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

48 Antwoorden BLOK 1: VAARDIGHEDEN, MATERIE EN GELUID Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

49 BLOK 2: BEWEGING EN KRACHTEN Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

50 Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

51 BLOK 3: ELEKTRICITEIT 1. D Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

52 Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

53 Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

54 Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB

55 BLOK 4: VERBRANDEN EN VERWARMEN Nationale Examentraining Natuurkunde VMBO KB-BB