natuurkunde havo 2015-II

Transcriptie

1 natuurkunde havo 05-II Aan het juiste antwoord op een meerkeuzevraag wordt scorepunt toegekend. Vleugel maimumscore antwoord: vier knopen en drie buiken, afwisselend afstand KB = afstand BK B maimumscore,70 De frequentie van de laagste toon is = 7,8 0 maal kleiner dan 48 de frequentie van de hoogste toon. De golflengte van de laagste toon is dus 7,8 0 =8 maal groter dan die van de hoogste toon. Omdat de lengte van de snaar recht evenredig is met de golflengte van de toon, moet de snaar van de laagste toon 8 maal langer zijn dan de korte snaar, dus 8 40 = 50 cm = 5, m. (Dit is te lang voor in een vleugel.) (impliciet) gebruik van v= fλ inzicht dat de lengte van de snaar evenredig is met de golflengte λ completeren van de berekening (en conclusie) Opmerking Bij de berekening van de lengte van de snaar hoeft geen rekening gehouden te worden met significantie. 4 maimumscore antwoord: bewering juist onjuist De grondtoon van een snaar wordt lager als je de snaar strakker spant. Als een snaar van roestvrij staal vervangen wordt door een snaar van koper, wordt de grondtoon lager. (De spankracht en de diameter veranderen niet.) per juist antwoord - -

2 natuurkunde havo 05-II 5 maimumscore 4 uitkomst: s F = 9,9 0 N De snaar is 90 cm lang, de golflengte is dan 90 = 80 cm. De grondfrequentie is 0 Hz. De snelheid is dan Fs v= λ f =,80 0 = 9 ms. Er geldt v =, invullen geeft m Fs 0,90 9 =. Hieruit volgt dat 5,7 0 F s = 9,9 0 N. inzicht dat = λ Fs gebruik van v = en v= fλ m omrekenen van cm naar m en van g naar kg completeren van de berekening maimumscore 4 uitkomst: c Er geldt: F = πρ d f. s De dichtheid van roestvrij staal is ρ = 7,8 0 kg m ; de lengte van de snaar is 80 cm; de diameter d is 0,94 mm; de spankracht is 949 N. Invullen geeft 949 =π 7,8 0 (0,80) (0,94 0 ) f. De frequentie van de snaar is dan,7 Hz. Dit is c op de vleugel. gebruik van F = πρ d f s opzoeken van de dichtheid van roestvrij staal berekenen van de frequentie consequente bepaling van de toon - -

3 natuurkunde havo 05-II BritNed 7 maimumscore Oneens: in een stroomkring gaat geen stroomsterkte verloren, (ook geen deel) / de stroomsterkte in een gesloten circuit is constant. Opmerking Een antwoord zonder toelichting levert geen scorepunt op. 8 maimumscore Er wordt 000 MW aan vermogen getransporteerd bij een spanning van 450,0 kv. De stroomsterkte is dan I = P = U 450,0 0 De geleidbaarheid van de kabel is G = I, 0 = = 0,5 S. U (450,0 0 44, 0 ) =, 0 A. gebruik van P = UI gebruik van I = GU met U = ( 450,0 44,) 0 V completeren van de berekening 9 maimumscore 4 RA A Er geldt: ρ = = zodat A= ρg. G 9 De soortelijke weerstand van koper is ρ = 7 0 Ωm, de lengte van de kabel is 0 0 men de geleidbaarheid G = 0, 5 S. 9 Invullen geeft: A= ρg = 7 0 0,5 0 0 =,87 0 m. De diameter van de kabel is dan A,87 0 d = r = = = 0,00 m =,0 cm. π π gebruik van RA ρ = opzoeken van soortelijke weerstand van koper gebruik van A= πr completeren van de berekening - -

4 natuurkunde havo 05-II 0 maimumscore Het volume van de koperen kabel is V = A=0 0 π (,0 0 ) =7,5 0 m. De dichtheid van koper is 8,9 0 kg m. De massa van de koperen kabel is dus m= ρv = 8,9 0 7,5 0 =, 0 kg =, 0 gebruik van V = A opzoeken van de dichtheid van koper completeren van de berekening ton. maimumscore 4 uitkomst: T = 0,8 C In de eerste minuut na het inschakelen wordt er 8 E = Pt = 7, 0 0 = 4,5 0 J aan warmte ontwikkeld in de kabel. De soortelijke warmte van koper is in temperatuur 0,87 0 J kg K Q E 4,5 0 T = = = = 0,8 C. cm cm 0,87 0, 0 8, dus de draad stijgt E gebruik van P = t gebruik van Q = ( E) = cm T opzoeken van de soortelijke warmte van koper completeren van de berekening maimumscore uitkomst: c =,9 ( Wm ) K Voor de koperen kabel geldt: P= c T. Hierin is P = 7, 0 W, = 0 0 m, en T = (5 0) = 5 C. Invullen geeft P 7, 0 c = = =, 9 W m K. T gebruik van P= c T inzicht dat P = 7, 0 W completeren van de berekening - 4 -

5 natuurkunde havo 05-II maimumscore antwoord: stofeigenschap bij voorkeur groot bij voorkeur klein niet van belang warmtegeleidingscoëfficiënt dichtheid soortelijke weerstand indien drie antwoorden juist indien twee antwoorden juist indien één of geen antwoord juist 0 4 maimumscore antwoord: bewering juist onjuist Bij het gebruik van twee kabels in plaats van één kabel wordt er minder energie in warmte omgezet tussen Nederland en Engeland. Bij het gebruik van twee kabels in plaats van één kabel is de stroomsterkte van Nederland naar Engeland groter. Bij het gebruik van twee kabels in plaats van één kabel is er meer koper nodig. indien drie antwoorden juist indien twee antwoorden juist indien één of geen antwoord juist 0-5 -

6 natuurkunde havo 05-II Trein in het web 5 maimumscore uitkomst: =, 0 m Voor de remafstand geldt: = vgem t = 5 50 = 5 =, 0 m. gebruik van v gem = t completeren van de berekening maimumscore 5 uitkomst: F res = ( ), 0 0 N v Voor de resulterende kracht geldt Fres = ma met a =. t v 0 5 De versnelling a = = = 0,50 ms. De resulterende kracht is dan t Fres = ma =,0 0 0,50 =,0 0 N. v gebruik van a = met v = ( )5ms t gebruik van Fres = ma completeren van de berekening 7 maimumscore voorbeeld van antwoorden: Bij remmen wordt hoek α kleiner. De component van de spankracht in de bewegingsrichting wordt groter, zodat de resulterende kracht op de trein groter wordt. Als de draden langer worden, wordt de spankracht in de draden groter omdat de (veer)kracht in de draden (in eerste instantie) recht evenredig is met de uitrekking. inzicht dat de component van de spankracht in de bewegingsrichting groter wordt bij afnemende hoek inzicht dat de grootte van de (veer)kracht in de draden recht evenredig is met de uitrekking - -

7 natuurkunde havo 05-II 8 maimumscore De resulterende kracht op de trein wordt steeds groter, de vertraging van de trein neemt dan steeds toe. Dit past bij de grafiek in figuur c. inzicht dat bij toenemende kracht de vertraging toeneemt keuze voor de grafiek in figuur c Opmerking Een antwoord zonder toelichting levert geen scorepunten op. 9 maimumscore 4 De elasticiteitsmodulus E σ F = met σ =. ε A De oppervlakte van de draad met acht draden is 5, π =,57 0 m. De spankracht in een draad van het spinrag van Spiderman is 5, 8 0 N, F,8 0 9 de spanning in deze draad is dan σ = = =,5 0 Pa. 4 A,57 0 De spanning van het sterkste spinrag in de natuur is 9 σ = Eε = 0 40 = 4,8 0 Pa. Dit is meer dan van het spinrag van Spiderman (, dus het spinrag dat in de natuur voorkomt is sterker dan dat van Spiderman). F gebruik van σ = en E = σ A ε berekenen van de oppervlakte van de draad met acht draden berekenen van de spanning van het spinrag in de natuur (consequente) conclusie 5-7 -

8 natuurkunde havo 05-II Kernafval 0 maimumscore antwoord: U + 0 n 5 Ba + Kr + 0 n B atoomnummers U en Ba Kr, mits verkregen via kloppende atoomnummers neutronen rechts van de pijl maimumscore Het massagetal verandert niet bij dit verval, (wel het atoomnummer). Dit betekent dat U-9 tot Pu-9 vervalt via β -verval. U-9 is dus een β straler. inzicht dat het massagetal niet verandert conclusie maimumscore In figuur is af te lezen dat het massapercentage van het mengsel van Sr-94 en Xe-40 in s afneemt van 00% tot 50%. Van 50% naar 5% duurt 84 = 5 s. De halveringstijd van het mengsel is niet constant, de bewering is dus onjuist. inzicht dat minstens twee maal een halveringstijd bepaald moet worden bepalen van minstens twee halveringstijden conclusie Opmerking Een antwoord zonder gebruik van figuur : maimaal scorepunt. 4 maimumscore m 00 0 Het volume van 00 ton plutonium is V = = = 5,05 m. ρ 9,8 0 De wereldvoorraad plutonium past inderdaad in een klaslokaal (, want een lokaal is groter dan 5,05 m ). m gebruik van ρ = met m = 00 0 kg V conclusie - 8 -

9 natuurkunde havo 05-II Rijst 5 maimumscore antwoord: m = 9, kg voorbeeld van een bepaling: Als de draagstok in evenwicht is, geldt de hefboomwet Fr = F r. Hierin is F = mg = 5 9,8 = 47 N. De arm van de zwaartekracht op het kleine kindje is,4 cm. De arm van de zwaartekracht op de rijstplanten is, cm. 47,4 Invullen geeft 47,4 = Fz, Fz = = 89,5 N., Fz 89,5 m = = = 9, kg. g 9,8 gebruik van Fr = Fr bepalen van beide armen met een marge van 0, cm completeren van de bepaling maimumscore Als de vrouw een kracht uitoefent op de draagstok komt er een moment bij aan de linkerkant van het draaipunt. Het moment links wordt dus groter. Dit betekent dat het moment rechts ook groter is, zodat de massa van de mand met rijstplanten groter is dan in vraag berekend. inzicht dat het moment links groter wordt conclusie 7 maimumscore 4 uitkomst:,8(%) In uur moet de vrouw een energie leveren van 4 E z = 8,5 9,8 0, =,0 0 J. Het rendement van het lichaam is 0%, de dagelijkse energiebehoefte is 8,4.0 kj. 4, 0 0 Om de stok gedurende een uur te tillen is = 0,079 =,8% 0,0 8,4 0 van de dagelijkse energiebehoefte nodig. gebruik van Ez = mgh inzicht dat totaal z 5 0 juist gebruik van rendement completeren van de berekening - 9 -

10 natuurkunde havo 05-II 8 maimumscore wijziging f neemt af f blijft gelijk f neemt toe hefboom aan de rechterkant langer maken meer water per seconde toevoeren zwaardere stamper per juist antwoord - 0 -