INSTRUKSIES EN INLIGTING 1. Beantwoord alle vrae, behalwe as ander instruksies gegee word. 2. Die vraestel bestaan uit TWEE afdelings AFDELING A (20 punte) AFDELING B (130 punte) 3. Nie-programmeerbare sakrekenaars mag gebruik word. 4. Toepaslike Wiskundige instrumente mag gebruiik word. 5. Nommer die antwoorde korrek volgens die nommeringstelsel wat in die vraestel gebruik word. 6. Rond jou antwoord af tot ten minste twee desimale syfers. 7. Inligtingstukke is bygesit vir jou gebruik. 8. Trek n lyn na elke vraag 9. Gee kort motiverings, besprekings ens. waar nodig. AFDELING A VRAAG 1: MEERVOUDIGE KEUSE-VRAE Vier moontlike opsies word verskaf as moontlike antwoorde vir die volgende vrae. Elke vraag het net EEN korrekte antwoord. Kies die regte antwoord en skryf die letter(a-d) langsaan die vraagnommer (1.1-1.10) neer. 1.1 Beskou die volgende projektielbeweging vir n voorwerp wat vertikaal opwaarts gegooi is. Wanneer die voorwerp sy maksimum hoogte bereik by punt P is die gravitasieversnelling, snelheid en resultante krag as volg: P snelheid versnelling resultante krag A opwaarts afwaarts nul B geen afwaarts afwaarts C geen geen geen D geen opwaarts afwaarts 1.2 n Bal word vanaf die grond vertikaal opwaarts gegooi en bereik die maksimum hoogte. Voordat dit die grond bereik, beland dit in n geut, waardeur dit verder val terwyl n konstante wrywingskrag daarop inwerk. Watter snelheid-tydgrafiek kom ooreen met die beweging? v t v t A B 1
v t v t C D 1.3 Twee identiese balle M en N, wat op n wrywingsvrye, horisontale oppervlak beweeg, bots reg van voor met mekaar. Bal M het n aanvanklike spoed van v en bal N het n aanvanklike spoed van 4v, soos getoon. Onmiddellik na die botsing bly N na regs beweeg teen spoed 2v. M beweeg in die teenoorgestelde rigting as waarin dit beweeg het. Watter een van die volgende stel die spoed van M na die botsing voor? N 4v v M A. 4v B. 3v C. 2v D. v 1.4 Gedurende onelastiese botsings. A. Word slegs momentum behou B. Word slegs meganiese energie behou C. Word beide momentum en meganiese energie behou D. Word nie momentum of meganiese energie behou nie 1.5 n Baksteen val op n trollie wat horisontaal op n gladde oppervlak onder dit beweeg met snelheid van v. Die trollie beweeg: A. Nog teen dieselfde snelheid, omdat die baksteen se momentum in n ander dimensie was. B. Stadiger omdat die massa meer geword het en die gesamentlike momentum konstant bly. 2
C. Vinniger omdat die gesamentlike momentum nou meer is. D. Stadiger omdat die trollie en baksteen se gesamentlike momentum afneem. 1.6 Twee voorwerpe wat mekaar nader uit teenoorgestelde rigtings tref mekaar reg van voor. Die een voorwerp Q, het n massa van m en die ander voorwerp R, n massa van 6m. Die grootte van die impuls wat Q en R ondervind vergelyk as volg: A. Impuls p = 6Impuls Q B. Impuls Q = 6Impuls P C. Impuls P = Impuls Q D. Impuls P = 3Impuls Q 1.7 Een watt is dieselfde as: A. 1 J s 1 B. 1 kgm s 2 C. 1 J m D. 1 kgm s 1 1.8 Tarzan swaai uit n boom na waar Jane vir hom wag op die grond. Watter een van die volgende grafieke is die korrekte weergawe van die verandering in kinetiese en potensiële energie van Tarzan soos hy grond toe swaai? A. B. 3
E p E p C. E k D. E k E p E p E k E k 1.9 n Reghoekige stroomdraende spoel, PQRS, word in n uniforme magneetveld geplaas met sy vlak parallel aan die veld soos hieronder getoon. Die pyltjies dui die rigting van die konvensionele stroom aan: Die spoel sal: A. kloksgewys roteer B. stilstaan C. antikloksgewys roteer D. afbeweeg 1.10 n Trein wat teen n konstante snelheid beweeg nader n seun wat by die oorgang wag. Die kondukteur blaas die fluit terwyl dit verby die seun beweeg. Die seun sal die volgende verandering waarneem: A. Die fluit sal eers al hoe laer klink en dan al hoe hoër B. Die fluit sal eers hoër word en dan weer al hoe laer C. Die fluit sal konstant hoog wees en dan konstant laag D. Die fluit sal eers konsant laag wees, dan konstant hoog. 4
[10 x 2 = 20] AFDELING B VRAAG 2 n Sokkerbal met n massa van 0,5 kg word vanuit n lugballon laat val wat opwaarts beweeg met n konstante snelheid van 5 m s 1. Die bal word laat val wanneer die ballon n hoogte van 70m bo die grond is. Ignoreer die effek van lugweerstand. 70 m 2.1 Na x sekondes nadat dit laat val is bereik die bal n maksimum hoogte. Bereken hierdie hoogte bokant die grond. (4) 2.2 Bepaal hoe lank dit die bal neem om die grond te bereik vandat dit laat val is. (4) Wanneer die bal egter die grond tref, bons dit weer vertikaal op tot n hoogte van 3,5 m bo die grond. 2.3 As die bal die grond tref teen 37,38 m s 1, bepaal die impuls wat die bal ondervind op die grond terwyl dit bons. (7) 2.4 Skets n snelheid-tyd grafiek vir die beweging van die bal vandat dit laat val is totdat dit die maksimum hoogte bereik nadat dit gebons het. Dui slegs beskikbare inligting aan. (5) 5
2.5 Indien n krieketbal gevang moet word, word dit met n spesiale handskoen gedoen. Verduidelik deur van fisika beginsels gebruik te maak waarom die handskoen gebruik moet word. (3) [23] VRAAG 3 n Staalbal met n massa van 0,5 kg hang aan n tou met weglaatbare massa. Dit word uit rus by n punt A losgelaat, soos in die skets hieronder getoon. Soos wat dit by punt B wat 0,6 m bo die grond is, veby beweeg, is die grootte van sy snelheid 3 m s -1 (ignoreer die effekte van wrywing 3.1 Skryf die beginsel van behoud van meganiese energie neer (2) 3.2 Bereken die meganiese energie van die staalbal by punt B (4) Soos wat die metaalbal deur die laagste punt by C swaai, bots dit teen n stilstaande krat met n massa van 0,1 kg. onmiddellik na die botsing, beweeg die krat teen 1,5 m s -1 na regs 3.3 Bereken die snelheid van die staalbal direk na die botsing. (7) [13] VRAAG 4 n Waentjie(50kg) word vanuit rus by punt P oor n ruwe oppervlak gesleep met n krag van 500N wat 40⁰ maak met die horisontaal. Tussen P en Q ondervind die waentjie n gemiddelde kinetiese wrywingskrag van 200N. Wanneer dit punt Q bereik beweeg dit teen 6
7, 5m s 1. By punt Q word die 500N krag verwyder en beweeg dit teen n wrywinglose helling op tot by punt R. R h P Q 4.1 Definieer kinetiese wrywing. (2) 4.2 Skets n vryekragte diagram van die waentjie soos dit beweeg tussen punt P en Q. (4) 4.3 Gee n uitdrukking vir die bepaling van die normaalkrag wat die waentjie ondervind terwyl dit getrek word. (2) 4.4 Gee met rede die kragte wat nie arbeid verrig op die waentjie, terwyl dit gesleep word, nie. (3) 4.5 Gee die arbeid-energie beginsel in woorde. (2) 4.6 Gebruik die arbeid-energie beginsel en bepaal die afstand tussen punt P en Q. (5) 4.7 Bepaal nou hoogte h. (4) [22] VRAAG 5 n Man staan op n perron met n frekwensiemeter terwyl n trein teen n konstante spoed hom nader. 7
Hy bepaal dat die frekwensie van die klank van trein se fluit eers wanneer dit hom nader registreer as 1500 Hz en as 1450 Hz wanneer die trein wegbeweeg 5.1 Gee die naam en definisie vir die verskynsel van die klankverandering wat plaasgevind het. (3) 5.2 Watter eienskap van klank word bepaal deur die frekwensie? (2) 5.3 Aanvaar die spoed van klank in lug is 340m s 1 en bepaal die spoed waarteen die trein beweeg. (Aanvaar die spoed is konstant) (7) n Ster roteer om n punt X in die ruimte. Wanneer dit punt K bereik vertoon dit n rooiskuif. K X L 5.4 Verduidelik wat rooiskuif is. (2) [13] VRAAG 6 8
Twee vaste puntladings Q 1 en Q 2 word elk n afstand van 50cm en 10cm onderskeidelik vanaf lading Q 3 geplaas wat vry is om te beweeg soos hieronder getoon. Die lading op Q 1 en Q 2 is albei +40μC en die lading van Q 3 is 20μC Q 1 Q 3 Q 2 +40x10-6 -20x10-6 +40x10-6 50cm 10cm 6.1 Definieer elektriese veldsterkte by n punt in die ruimte. (2) 6.2 Teken die elektriese veldpatroon wat slegs lading Q 3 bydra. (3) 6.3 Hoe vergelyk die grootte van die elektriese veldsterkte van Q 1 en Q 2 by die posisie waarin Q 3 verkeer? Gee die verhouding. (2) 6.4 Bepaal die grootte van die resultante krag wat wat Q 3 sal ondervind as gevolg van die ander twee ladings. (5) 6.5 Beskryf die beweging volgens Newton se tweede wet van Q 3 indien dit vry is om te beweeg, maar die ander twee ladings nie. (2) [14] 9
VRAAG 7 Die volgende stroombaan word gebruik om die verwantskap tussen die stroom wat deur resistor P gaan die potensiaalverskil oor resistor P te ondersoek: Die resultate is verkry om die grafiek hieronder te toon: Grafiek van stroom teenoor potensiaalverskil: 7.1 Gee die onafhanklike veranderlike (1) 7.2 Skryf die verandelike neer wat gekontroleer moet word (1) 7.3 Skryf die gevolgtrekking neer wat uir die grafiek gemaak kan word (2) 7.4 Gebruik die gradiek van die grafiek en bepaal die weerstand van die geleier (4) 10
Die stroombaandiagram hieronder toon n battery met n interne weerstand r, wat aan drie weerstande M, N en Y geskakel is. Die weerstand van N is 2Ω en die lesing op die voltmeter is 14 V. die lesing op die ammeter A1 is 3A en die lesing op ammeter A2 is 1A. Die weerstand van die ammeters en die verbindingsdrade kan geïgnoreer word. 2Ω 3A 7.5 Definieer emk van n sel. (2) 7.6 Hoe vergelyk die weerstand van M met die van N. Verduidelik hoe jy dit agtergekom het. (2) 7.7 Indien die emk van die battery 17 V is, bereken die interne weerstand van die battery. (3) 7.8 Bereken die potensiaalverskil oor resistor N. (4) 7.9 Bereken die weerstand van Y (4) 7.10 Indien M en N elk vervang sou word met gloeilampe wat dieselfde weerstand het as die oorspronklike resistors, watter een sou die helderste brand? (1) 7.11 Verduidelik jou antwoord in 7.10 (3) 7.12 Indien resistor N uitbrand, wat sal met die lesing op die voltmeter gebeur? Skryf slegs TOENEEM, AFNEEM of DIESELFDE BLY (1) 7.13 Verduidelik jou antwoord in 7.12 volledig. (3) [31] 11
VRAAG 8 WS- en GS generators verskil van mekaar met betrekking tot hul konstruksie en tipe stroom wat hulle lewer. Die volgende is n skets van n gelykstroom generator: 8.1 Op watter beginsel werk n generator? (2) 8.2 Benoem P en Q (2) 8.3 Skets die geïnduseerde emk oor tyd vir een volledige rotasie van die spoel in die magneetveld. Begin jou grafiek in ooreenstemming met die beginposisie op die skets. (2) 8.4 Watter verandering(e) moet aangebring word om dit te verander in n wisselstroom generator? (1) n Wisselstroom-generator lewer n 240 Vwgk aan n 60W-gloeilamp. Die piekstroom in die gloeilamp is 0,35 A Bereken die: 8.5.1 wgk-stroom in die gloeilamp (3) 8.5.2 die weerstand van die gloeilamp (3) [13] GROOTTOTAAL: 150 12