Tentamen Inleiding Meten en Modelleren 8C120-2011 6 april 2011, 09:00-12:00

Vergelijkbare documenten
Examen Inleiding Meten en Modelleren Vakcode 8C120, 11 april 2012, uur

Tentamen Inleiding Meten en Modelleren Vakcode 8C juni 2010, uur

Tentamen Inleiding Meten Vakcode 8E april 2009, uur

5 Lineaire differentiaalvergelijkingen

1 VRIJE TRILLINGEN 1.0 INLEIDING 1.1 HARMONISCHE OSCILLATOREN het massa-veersysteem. Hoofdstuk 1 - Vrije trillingen

Trillingen & Golven. Practicum 1 Resonantie. Door: Sam van Leuven Jiri Oen Februari

Tentamen Inleiding Meten Vakcode 8E april 2009, uur

Toegepaste wiskunde. voor het hoger beroepsonderwijs. Deel 2 Derde, herziene druk. Uitwerking herhalingsopgaven hoofdstuk 7.

Tentamen Inleiding Meten en Modelleren Vakcode 8C120 7 april 2010, uur. Het gebruik van een (grafische) rekenmachine is toegestaan.

Netwerkanalyse, Vak code Toets 2

Uitwerkingen tentamen 8C080 - april 2011

Samenvatting Natuurkunde Samenvatting 4 Hoofdstuk 4 Trillingen en cirkelbewegingen

Overgangsverschijnselen

Een mogelijke oplossing verkrijgen we door het gebruik van gyratoren. In de volgende figuur zien we het basisschema van een gyrator.

Uitwerkingen tentamen 8C080 - april 2010

Tentamen 8C080 - Beeldanalyse

Vandaag. Uur 1: Differentiaalvergelijkingen Uur 2: Modellen

TRILLINGEN EN GOLVEN HANDOUT FOURIER

Practicum complexe stromen

Tentamen Lineaire Schakelingen, 2 e deel (EE1300-B)

PROEF 1. FILTERS EN IMPEDANTIES. Naam: Stud. Nr.: Doos:

Elektrische Netwerken 27

VOORBLAD SCHRIFTELIJKE TOETSEN

Dit tentamen bestaat uit vier opgaven verdeeld over drie bladzijden. U heeft drie uur de tijd.

TENTAMEN ELEKTROMAGNETISME (8N010)

Uitwerkingen tentamen 8C080 - april 2011

Eindexamen wiskunde B havo I

Tentamen Golven en Optica

Impedantie V I V R R Z R

EXAMENFOLDER maandag 26 januari 2015 OPLOSSINGEN. Vraag 1: Een gelijkstroomnetwerk (20 minuten - 2 punten)

2.1 Twee gekoppelde oscillatoren zonder aandrijving

Formuleblad Wisselstromen

Toets 1 IEEE, Modules 1 en 2, Versie 1

Transformaties van grafieken HAVO wiskunde B deel 2. Willem van Ravenstein Haags Montessori Lyceum (c) 2016

Lineaire dv van orde 2 met constante coefficienten

Magnetische toepassingen in de motorvoertuigentechniek (3)

Condensator. Het hellingsgetal a is constant. Dit hellingsgetal noemen we de capaciteit van de condensator C. Er geldt dus: C = Q U

Tentamen Fysische Systemen voor TBK

Klasse B versterkers

Schriftelijke zitting Systeem- en regeltechniek 2 (WB2207) 31 januari 2008 van 9:00 tot 12:00 uur

Tentamen Systeemanalyse (113117)

Elektronicapracticum. een toepassing van complexe getallen. Lesbrief

Zelf een hoogspanningsgenerator (9 kv gelijkspanning) bouwen

Tentamen Lineaire Schakelingen (EE1300)

Schriftelijke zitting Systeem- en regeltechniek 2 (WB2207) 29 januari 2009 van 14:00 tot 17:00 uur

2de bach HIR. Optica. Smvt - Peremans. uickprinter Koningstraat Antwerpen EUR

0. voorkennis. Periodieke verbanden. Bijzonder rechthoekige driehoeken en goniometrische verhoudingen

Hertentamen Lineaire Schakelingen (EE1300)

Essential University Physics Richard Wolfson 2 nd Edition

Probeer de vragen bij Verkennen zo goed mogelijk te beantwoorden.

Bepaal van de hieronder weergegeven spanningen en stromen: de periodetijd en de frequentie, de gemiddelde waarde en de effectieve waarde.

LABORATORIUM ELEKTRICITEIT

opgave 1. (2 pt) kies het juiste antwoord; motiveer kort je antwoord s b) de overdrachtsfunctie van een systeem is H( s) =

TENTAMEN Versterkerschakelingen en Instrumentatie (EE1C31)

Trillingen en geluid wiskundig

Deel 23: db s bij spanningen. Maes Frank

Uitwerkingen 1. Opgave 2 a. Ueff. 2 b. Opgave 3

Theory Dutch (Netherlands) Lees eerst de algemene instructies uit de aparte enveloppe voordat je begint met deze opgave.

Oefeningen Elektriciteit II Deel II

Inhoudsopgave De condensator

Naam: examennummer:.

Condensator. Het hellingsgetal a is constant. Dit hellingsgetal noemen we de capaciteit van de condensator C. Er geldt dus: C = Q U

HOOFDSTUK 3: Netwerkanalyse

Inhoudsopgave. 0.1 Netwerkmodel voor passieve geleiding langs een zenuwcel.. 2

Antwoorden bij Deel 1 (hfdst. 1-8)

Hoofdstuk 4 Trillingen en cirkelbewegingen. Gemaakt als toevoeging op methode Natuurkunde Overal

m C Trillingen Harmonische trilling Wiskundig intermezzo

TENTAMEN NATUURKUNDE

Meten aan RC-netwerken

Sensoren Introductie Weerstandtechniek Brug van Wheatstone Basis Opamp schakelingen Opampschakelingen voor gevorderden

Module 1: werken met OPAMPS. Project 1 : Elementaire lineaire OPAMP schakelingen.

Inleiding Vermogenversterkers en de Klasse A versterker

Opdrachten 2e week. Periode Goniometrie, klas 11.

2010-I. A heeft de coördinaten (4 a, 4a a 2 ). Vraag 1. Toon dit aan. Gelijkstellen: y= 4x x 2 A. y= ax

Tentamen Analoge- en Elektrotechniek

Antwoorden bij Deel 3 (hfdst )

Hoofdstuk 3: Praktische opampschakelingen 2

Naam:... Studentnummer:...

Practica bij het vak. Inleiding tot de Elektrotechniek: Practicum 2 Analoge versus digitale signalen en hun overdracht

Theorie elektriciteit - sem 2

Voorbereiding toelatingsexamen arts/tandarts. Fysica: Golven. 25 juli dr. Brenda Casteleyn

Magnetische toepassingen in de motorvoertuigentechniek (2)

We willen dat de magnetische inductie in het punt K gelijk aan rul zou worden. Daartoe moet men door de draad AB een stroom sturen die gelijk is aan

Exacte waarden bij sinus en cosinus

Notatie Voor een functie y = y(t) schrijven we. Definitie Een differentiaalvergelijking is een vergelijking van de vorm

Complexe stromen. Utrecht. een 6 vwo module voor nlt en wiskunde D. Junior College

Case Simulink. Team name: SolarMatic. Group:AM13

LABO. Elektriciteit OPGAVE: De cos phi -meter Meten van vermogen in éénfase kringen. Totaal :.../ /.../ Datum van afgifte:

Tentamen Elektronische Signaalbewerking (ET2405-D2) 18 juni 2007, 14:00 17:00 uur

Inhoudsopgave Schakelen van luidsprekers

Hoofdstuk 4 Trillingen en cirkelbewegingen. Gemaakt als toevoeging op methode Natuurkunde Overal

2. Hoelang moet de tweede faze duren om de hoeveelheid zout in de tank op het einde van de eerste faze, op de helft terug te brengen?

5.12 Afgerond op twee decimalen, is de effectieve waarde van deze spanning: a: U eff = 4,18 V b: U eff = 5,00 V c: U eff = 5,70 V d: U eff = 5,98 V

Eindexamen wiskunde B havo I

Tentamen. Elektriciteit en Magnetisme 1. Woensdag 20 juni :00-12:00. Leg je collegekaart aan de rechterkant van de tafel.

TENTAMEN ELEKTROMAGNETISME (8N010)

Geleid herontdekken van de golffunctie

TEST JE WISKUNDEKENNIS!

Elektrische Netwerken 59

Tentamen Elektronische Signaalbewerking (ET2405-D2) 25 augustus 2008, 14:00 17:00 uur. [Nienke, gefeliciteerd met je verjaardag!]

Transcriptie:

Tentamen Inleiding Meten en Modelleren 8C20-20 6 april 20 09:00-2:00 Dit tentamen bestaat uit 4 opgaven. Indien u een opgave niet kunt maken geeft u dan aan hoe u de opgave zou maken. Dat kan een deel van de punten opleveren. Het gebruik van een (grafische) rekenmachine is toegestaan. Bijlage: domeinentabel. Veel succes! Vraag Operationele versterker: a. Geef de eigenschappen van een ideale operationele versterker voor biomedische instrumenten. - De ingangsimpedentie is oneindig. - De uitgangsimpedentie is nul. - De versterking is oneindig. - De ingangen hebben dezelfde spanning. b. Wat doet onderstaande configuratie met het ingangssignaal Vin? NB: Leid hiervoor de formule af voor V out t als functie van V in t. Het is een differentierende versterker. De stroom door de condensator en de weerstand zijn gelijk omdat er geen stroom de versterker ingaat (ingangsimpedantie is oneindig. De stroom i door de condensator C geeft de volgende spanning over de condensator: i C d V i d t. De stroom i loopt ook door weerstand R we krijgen een minteken: i V 0 R. Dus: V 0 R C d V i d t. Vraag 2

2 Tentamen 8C20 20 met antwoorden.nb Massa-veer systeem: We beschouwen een massa aan een veer. De beweging van de massa wordt gedempt met een schokdemper die een tegenkracht genereert die evenredig is met de snelheid van de massa. De massa is m de veerkonstante is k en de evenredigheidsconstante van de demper is c (zie de figuur hiernaast). De massa beweegt in de x-richting positieve x is naar boven. a. Leid de differentiaalvergelijking af die dit systeem beschrijft als er geen externe kracht op de massa werkt. De som van alle krachten op de massa is nul: f m f d f v 0. De kracht door de traagheid van de massa is f m m.a m d2 x d t 2. De kracht die de demper uitoefent is evenredig met de snelheid: f d c d v d t. De kracht van de veer is evenredig met de uitwijking: f v k x. Dus de differentiaalvergelijking is: m d2 x d t 2 c d v d t k x 0. b. Los deze differentiaalvergelijking op met de volgende gegevens: de massa m is kilogram de dempings-evenredigheidsconstante c is 4 N sec/m de veerconstante k is 5 N/m de positie op tijdstip t=0 is + meter uit de evenwichtsstand de snelheid op tijdstip t=0 is m/sec. Als je vraag a. niet hebt kunnen beantwoorden mag je uitgaan van de volgende algemene differentiaalvergelijking: a ẋ. b x c x 0 waarbij een punt boven de functie een afgeleide naar de tijd voorstelt. De differentiaalvergelijking wordt: d2 x d t 2 4 d v d t 5 x 0. We vullen in y t Λt. De karakteristieke vergelijking wordt dan: Λ 2 4 Λ 5 0 met oplossingen Λ 2 4± 6 4.5 2. Dus Λ 2 Λ 2 2. Solve Λ 2 4 Λ 5 0 Λ Λ 2 Λ 2 De oplossing wordt dan: y t A 2 t A 2 2 t. Invullen van de randvoorwaarden (startwaarden): y 0 A A 2 en y ' t A 2 2 t A 2 2 2 t en de startwaarde y ' 0 2 A 2 A 2 0. De twee vergelijkingen in A en A 2 bij elkaar optellen geeft: A 3 waaruit volgt dat A 2 3. 2 2 2 2 De oplossing wordt dus

Tentamen 8C20 20 met antwoorden.nb 3 De twee vergelijkingen in A en A 2 bij elkaar optellen geeft: A 2 3 2 waaruit volgt dat A 2 2 3 2. De oplossing wordt dus y t 2 3 2 2 t 2 3 2 2 t. Clear t ; DSolve y'' t 4 y' t 5 y t 0 y t t y t 2 t C 2 Cos t 2 t C Sin t DSolve y'' t 4 y' t 5 y t 0 y 0 y' 0 y t t Expand y t 2 t Cos t 3 2 t Sin t c. Geef in woorden wat het eindresultaat voorstelt in andere woorden: wat dit model je laat zien als voorspeld gedrag van een gedempt massa-veer systeem. De sinus en cosinus termen geven aan dat de massa een periodieke oscillerende beweging maakt. De amplitude neemt (kwadratisch exponentieel) met de tijd af met 2 t wegens de demping. Vraag 3 Membraan modellen en zenuwgeleiding a. Beschrijf wat in bovenstaande figuur van een membraanmodel de term g Na z voorstelt. De term stelt de variabele geleidbaarheid (/Ohm Siemens) voor van het membraan gate g Na molecuul voor Natrium ionen per lengte-eenheid z. De term z is een heel kort stukje van het membraanoppervlak dat hier in model wordt gezet. b. Hieronder is een grafiek van het spanningsverloop van een actiepotentiaal over een membraan aangegeven als functie van de tijd.

4 Tentamen 8C20 20 met antwoorden.nb Geef nauwkeurig aan hoe de kalium- en natrium-poorten werken tijdens de verschillende fases A-B-C-D van de actiepotentiaal. Zie het schema voor de Natrium en Kalium kanalen hieronder. Vraag 4 Een MRI excitatie-spoel (een elektromagneet in het MRI systeem gewikkeld om een buis waarin de patient ligt) wordt met een periodieke blokspanning gevoed om hem periodiek snel aan en uit te schakelen. Deze ziet er als volgt uit (spanning als functie van de tijd):

Tentamen 8C20 20 met antwoorden.nb 5 Plot 5 Sign Cos t 5 t 2 Π 2 Π PlotRange 0 2 20 5 0 5 6 4 2 0 2 4 6 De periodieke functie is 0 Volt van t Π tot en met t is 20 Volt van t tot en met t en is 0 Volt van t tot en met t Π. Een periode loopt van van -Π tot +Π. a. Bereken de Fourier coefficienten a 0 a k en b l. a 0 5 Dit is direct duidelijk uit de grafiek van de functie. a k Simplify Π Π 20 Sin k Π 2 k Π 0 Cos k x x Π 20 Cos k x x Π 0 Cos k x x k Integers Π 20 Sin k Π ListPlot Table k Π 2 k 20 Filling Axis PlotRange All 6 4 2 5 0 5 20 2

6 Tentamen 8C20 20 met antwoorden.nb De sinus termen zijn alle nul: b l Simplify Π Π 0 0 Sin l x x Π 20 Sin l x x Π 0 Sin l x x l Integers Π b. Men sluit dit bloksignaal Vi(t) vervolgens aan via een serieweerstand R van 00 Ohm op de MRI spoel L die een impedantie van 0 Henry heeft zie het schema hieronder. Met meet over de spoel de spanning V0(t). De basis frequentie van het bloksignaal is 50 perioden per seconde. De MRI spoel verandert het signaal en we gaan dat modelleren via de Fourier coefficienten. Hoe veranderen de Fouriercoefficienten van het signaal V0(t) dat gemeten wordt over de spoel ten opzichte van het signaal Vi(t) wat we erop zetten? De RL schakeling werkt als een spanningsdeler. De spanning V 0 is Z L R Z L gedeelte van V i. v 0 Ω L R Ω L v i De amplitude van het signaal verandert met de grootte van deze overdrachtsfunctie en is een functie van de frequentie Ω : v 0 v i Ω L R Ω L Ω L R Ω L = L 2 Ω 2 R 2 L 2 Ω 2. Ω L R Ω L Ω L R Ω L Simplify L 2 Ω 2 R 2 L 2 Ω 2 Met Ω 50 2 Π L 0 en R 00 worden de eerste vijf Fourier coefficienten als volgt verzwakt:

Tentamen 8C20 20 met antwoorden.nb 7 Table 0 2 Ω 2 Ω 5 00 2 0 2 Ω2 0 26 3 09 2 29 5