Compex natuurkunde - havo 004-I 4 Beoordelingsmodel Opgave G-Force uitkomst: De G-force op Jo is gelijk aan,6. voorbeeld van een berekening: Uit de grafiek blijkt dat de maximale waarde van Fstoel,68 0 N. De zwaartekracht Fz op Jo: mg 65 9,8 68 N. Fstoel,68 0 Hieruit volgt dat de G-force op Jo gelijk is aan,6. F 68 aflezen van de maximale waarde van F stoel (met een marge van 0 N) berekenen van Fz completeren van de berekening en Als wordt geantwoord,6g of,6g: goed rekenen. Als wordt geantwoord,6 N: maximaal punten. voorbeeld van een berekening: r Voor de snelheid geldt: v,waarin r 7,9m T 56,0 4,8 en T 4, 4 s. 7,9 Hieruit volgt dat v m/s. 4, 4 r gebruik van v T bepalen van T (met een marge van 0, s) completeren van de berekening Omdat moet worden aangetoond dat v = m/s, hoeft in de uitkomst van v niet op significantie en de eenheid gelet te worden. Maximumscore uitkomst: Fmpz, 0 0 N voorbeeld van een berekening: Voor de middelpuntzoekende kracht geldt: waarin m 65 kg, v m/s en r 7,9 m. Hieruit volgt dat mpz www. - - F F 65, 0 0 N. 7,9 z mv mpz, r mv mpz gebruik van F r completeren van de berekening
Compex natuurkunde - havo 004-I 4 antwoord: F stoel F z F stoel F z tekenen van de juiste richting van F stoel inzicht dat Fstoel, boven Fstoel, beneden tekenen van de juiste grootte van F stoel (lengte 7 mm met een marge van mm) www. - -
Compex natuurkunde - havo 004-I Opgave Dynamo van Clarke Maximumscore 5 voorbeelden van een antwoord: De fluxverandering per tijdseenheid is op dat tijdstip het grootst. De steilheid van de fluxgrafiek is op dat tijdstip het grootst. 6 mogelijke manieren (drie van de volgende): sneller draaien een sterkere magneet aanbrengen een spoel met meer windingen gebruiken (meer) weekijzer in de spoel aanbrengen per manier Als wordt geantwoord het oppervlak van de spoelen vergroten : goed rekenen. 7 uitkomst: f 5,0 Hz voorbeeld van een bepaling: Voor de frequentie geldt: f. T Uit de grafiek volgt dat T 0, 0 s. Hieruit volgt dat f 5,0 Hz. 0, 0 gebruik van f T inzicht dat T 0, 0 s completeren van de bepaling Maximumscore 8 voorbeeld van een antwoord: Ueff 58 V, omdat de effectieve spanning tussen 0 V en de topwaarde moet liggen. constatering dat Ueff 58 V inzicht dat de effectieve spanning tussen 0 V en de topwaarde moet liggen www. - -
Compex natuurkunde - havo 004-I Opgave Schaduw? Maximumscore 4 9 uitkomst: f 0,6 m voorbeelden van een bepaling: methode De brandpuntsafstand kan berekend worden met behulp van de lenzenformule:. v b f In de figuur kunnen v en b worden opgemeten: v,6 cm en b,9 cm. In werkelijkheid betekent dat dat v 6 cm en b 9 cm. Hieruit volgt: 0,064, dus f 6 cm 0,6 m. f 6 9 0,064 gebruik van v b f opmeten van v en b (elk met een marge van 0, cm) toepassen van de schaalfactor completeren van de berekening methode B scherm construeren van het beeld van een pijl die op de plaats van de lamp is geplaatst opmeten van f toepassen van de schaalfactor www. - 4 -
Compex natuurkunde - havo 004-I 0 uitkomst: De afstand tussen de lens en het scherm is gelijk aan, m (met een marge van 0, m). voorbeelden van een berekening/bepaling: methode Als de diameter van de lichtvlek tweemaal zo groot is als de diameter van de lens, is (op grond van de gelijkvormigheid van de betreffende driehoeken) de afstand tussen B en het scherm tweemaal zo groot als de afstand van de lens tot B (de beeldafstand). De afstand tussen de lens en het scherm is dan driemaal zo groot als de beeldafstand en dus gelijk aan 0,090,m. inzicht dat, als de diameter van de lichtvlek tweemaal zo groot is als de diameter van de lens, (op grond van de gelijkvormigheid van de betreffende driehoeken) de afstand tussen B en het scherm tweemaal zo groot is als de afstand van de lens tot B (de beeldafstand) inzicht dat de afstand tussen de lens en het scherm dan driemaal zo groot is als de beeldafstand completeren van de bepaling Als bij de oplossing van vraag 9 de schaalfactor niet is toegepast en als dat hier opnieuw achterwege blijft: geen aftrek. methode In de figuur worden een lichtstraal en de hoofdas doorgetrokken. Vervolgens wordt de positie van het scherm bepaald waarbij de diameter van de lichtcirkel tweemaal zo groot is als de diameter van de lens. De afstand van lens tot scherm is dan 0, 0, m. doortrekken van een lichtstraal en de hoofdas bepalen van de positie van het scherm waarbij de diameter van de lichtcirkel tweemaal zo groot is als de diameter van de lens completeren van de bepaling Als bij de oplossing van vraag 9 de schaalfactor niet is toegepast en als dat hier opnieuw achterwege blijft: geen aftrek. www. - 5 -
Compex natuurkunde - havo 004-I Maximumscore 4 voorbeeld van een antwoord: schaduw van paaltje donkere rand L B lichtvlek lens trekken van de twee lijnen die de schaduw van een paaltje begrenzen aangeven van het schaduwbeeld van een paaltje op het scherm aangeven van de donkere rand op het scherm aangeven van de lichtvlek op het scherm en Als alleen het bovenste gedeelte of alleen het onderste gedeelte is getekend: goed rekenen. Voor een tekening waarin de schaduw van de paaltjes, de donkere rand en de lichtvlek zich binnen de gegeven lichtstralen bevinden: 0 punten. voorbeelden van een antwoord: methode De bundel achter de lens moet dan minder convergeren. Er moet dus een zwakkere lens genomen worden. inzicht dat de bundel dan minder moet convergeren inzicht dat dan een zwakkere lens genomen moet worden methode De beeldafstand wordt dan groter. Uit volgt dat dan kleiner is. v b f f De brandpuntsafstand moet dus groter zijn en de lens dus zwakker. scherm donkere rand schaduw van paaltje inzicht dat de beeldafstand groter wordt inzicht dat uit volgt dat kleiner is v b f f inzicht dat f dus groter moet zijn en de lens dus zwakker www. - 6 -
Compex natuurkunde - havo 004-I Opgave 4 Energie voor verre reizen uitkomst: t 4,7 0 s voorbeeld van een berekening: De radiosignalen bewegen met de lichtsnelheid c,00 0 m/s. s Voor de tijd die de radiosignalen nodig hebben om de aarde te bereiken geldt: t. v, 4 0 Dus t 4,7 0 s. 8, 00 0 opzoeken van de lichtsnelheid gebruik van s vt completeren van de berekening Maximumscore 4 voorbeeld van een antwoord: De Cassini-sonde gaat naar de planeet Saturnus die zich op grote afstand van de zon bevindt. De intensiteit van de zonnestraling is daar te klein om met behulp van zonnepanelen voldoende elektrische energie op te wekken (de zonnepanelen zouden dan een te groot oppervlak moeten hebben). constatering dat de afstand tot de zon groot is constatering dat de intensiteit van de zonnestraling klein is Als wordt geantwoord dat er te weinig licht op de panelen valt omdat de sonde zich bij elke omloop enige tijd in de schaduw van Saturnus bevindt: goed rekenen. Maximumscore 5 6 5 uitkomst: m 6,6 0 (kg) voorbeeld van een berekening: 6 Per seconde vervallen er, 0 kernen plutonium. De hoeveelheid energie die daarbij vrijkomt is: 6 6 9 4 E, 0 5,6 0,60 0,88 0 J. In,0 jaar komt 4 6546060,880 5,90 Jvrij. Voor de massa die wordt omgezet in energie geldt: Hieruit volgt dat 5,9 0 6 m 6,6 0 kg. 8 (,00 0 ) 6 Als in plaats van de formule E mc de omrekeningsfactor van ev (of MeV) naar kg wordt gebruikt: goed rekenen. www. - 7-8 8 E mc, waarin c,00 0 m/s. inzicht dat er per seconde, 0 kernen vervallen berekenen van de energie die per seconde vrijkomt (in J, ev of MeV) berekenen van de energie die in,0 jaar vrijkomt gebruik van E mc completeren van de berekening
Compex natuurkunde - havo 004-I Maximumscore 6 voorbeeld van een antwoord: De halveringstijd van Pu-8 is 88 jaar. Zo n ruimtereis duurt dus vele halveringstijden. De activiteit van het plutonium zal dan (aanzienlijk) afnemen. Pu-8 is dus niet geschikt als energiebron. inzicht dat zo n reis vele halveringstijden duurt inzicht dat de activiteit dan (aanzienlijk) afneemt en conclusie dat plutonium niet geschikt is als energiebron Een antwoord zonder uitleg: 0 punten. Maximumscore 7 voorbeelden van verschillen (twee van de volgende): Een kernreactor werkt op basis van kernsplijting en een RTG op basis van radioactief verval. In een kernreactor moet/kan de energieproductie geregeld worden en bij een RTG niet. In een kernreactor kan een lawine-effect/kettingreactie optreden en in een RTG niet. Een kernreactor moet gekoeld worden en een RTG niet. per verschil Ook verschillen zoals in een kernreactor nemen de kernen neutronen op of in een kernreactor komen (bij splijting van kernen) neutronen vrij : goed rekenen. www. - 8 -
Compex natuurkunde - havo 004-I Opgave 5 Broodrooster Maximumscore 4 8 uitkomst: R 4 voorbeelden van een berekening: methode Het vermogen van één gloeistaaf is gelijk aan 750 75 W. P 75 Uit P UI volgt dat I,60 A. U 0 U 0 Uit U IR volgt dan dat R 4. I,60 inzicht dat het vermogen van één gloeistaaf 75 W is berekenen van de stroomsterkte uit P UI gebruik van U IR completeren van de berekening methode P 750 Uit P UI volgt dat de totale stroomsterkte gelijk is aan I,6A. U 0 Omdat de gloeistaven parallel geschakeld zijn, is de stroomsterkte door één gloeistaaf,6, 60 A. U 0 Uit U IR volgt dan dat R 4. I,60 berekenen van de totale stroomsterkte uit P UI inzicht dat de stroomsterkte door één gloeistaaf gelijk is aan I gebruik van U IR completeren van de berekening 9 voorbeeld van een antwoord: Voor de weerstand van een draad/staaf geldt: R. A Stel dat de gloeistaaf massief is. De (hypothetische) weerstand van de staaf is dan te berekenen want de lengte is te meten, de doorsnede A te berekenen en de soortelijke weerstand op te zoeken. Door de op deze manier berekende weerstand te vergelijken met de werkelijke waarde kan geconcludeerd worden welke mogelijkheid zich voordoet. noemen van R A inzicht dat voor de massieve staaf drie grootheden uit de formule bekend of meetbaar zijn en de vierde grootheid te berekenen is inzicht dat geconcludeerd kan worden welke mogelijkheid zich voordoet door de op deze manier berekende vierde grootheid te vergelijken met de werkelijke waarde www. - 9 -
Compex natuurkunde - havo 004-I 0 uitkomst: T,04 0 K of 767 C voorbeeld van een berekening: 0 4 Er geldt Pstraling, 0 0 T. Alle elektrische energie wordt omgezet in warmte, dus P straling is gelijk aan 75 W. 75 Hieruit volgt dat T 4, 04 0 K. 0, 0 0 (De temperatuur in C is dan T,04 0 7 767 C.) inzicht dat uit de formule volgt dat T 4 P straling -0,0 0 completeren van de berekening Als voor het vermogen 750 W is ingevuld: geen aftrek. www. - 0 -
Compex natuurkunde - havo 004-I Opgave 5 Broodrooster (vervolg) Maximumscore 5 voorbeelden van een schakeling: methode de uitgang van de drukschakelaar aangesloten op de set van een geheugencel en de uitgang van de geheugencel verbonden met de LED een pulsgenerator met een frequentie van Hz aangesloten op de tel-ingang van de teller de uitgang 8 van de teller verbonden met de reset van de geheugencel de uitgang van de geheugencel verbonden met de aan/uit van de teller de uitgang 8 van de teller verbonden met de reset van de teller Als door extra of foute verbindingen een niet werkende of fout werkende schakeling is ontstaan: maximaal punten. www. - -
Compex natuurkunde - havo 004-I methode de uitgang van de drukschakelaar aangesloten op de set van een geheugencel en de uitgang van de geheugencel verbonden met de LED een pulsgenerator met een frequentie van Hz aangesloten op de tel-ingang van de teller de uitgang 8 van de teller verbonden met de reset van de geheugencel de uitgang van de geheugencel via een invertor verbonden met de reset van de teller Als door extra of foute verbindingen een niet werkende of fout werkende schakeling is ontstaan: maximaal punten. Als de invertor ontbreekt tussen de uitgang van de geheugencel en de reset van de teller: maximaal punten. www. - -
Compex natuurkunde - havo 004-I Opgave 6 Hellingbaan voorbeeld van diagrammen: beide grafieken beginnen in de oorsprong beide grafieken zijn min of meer rechte lijnen assen maximaal benut (herschaalknop gebruikt) Het is niet noodzakelijk dat de gemeten grafieken zijn gefilterd. www. - -
Compex natuurkunde - havo 004-I uitkomst: v 0,87 m/s voorbeeld van een bepaling: Met Analyse, Helling is de helling van beide grafieken bepaald: v 0,6 m/s en v 0,60 m/s. x y Hieruit volgt dat v vx vy (0,6) (0,60) 0,87 m/s. bepalen van de helling van v x (met een marge van 0,08 m/s) bepalen van de helling van v y (met een marge van 0,08 m/s) completeren van de bepaling en Als de hellingen bepaald zijn door x en y uit te lezen en te delen door de tijd: goed rekenen. Als het (v x,t)- en (v y,t)-diagram zijn gemaakt en met behulp daarvan v x,gem en v y,gem zijn bepaald: goed rekenen. Bij beide alternatieve methodes zijn dezelfde marges van kracht als die in het voorbeeld van een bepaling. 4 voorbeelden van een bepaling: methode In de diagrammen rechtsboven kan op x 0,44 m en y 9,96 m. t 0 s worden uitgelezen dat Voor de afstand die langs de baan wordt afgelegd geldt: Hieruit volgt dat s (0, 44) (9,96) 4, 4 m.. s x y aflezen van x en y op inzicht dat t 0 s s x y completeren van de bepaling www. - 4-
Compex natuurkunde - havo 004-I methode Met Analyse, Oppervlakte is de oppervlakte onder de (v,t)-grafiek bepaald: s,8 m. inzicht dat de afstand die langs de baan wordt afgelegd gelijk is aan de oppervlakte onder de (v,t)-grafiek gebruik van Analyse, Oppervlakte completeren van de bepaling Als de oppervlakte onder de (v,t)-grafiek is bepaald door de snelheid op t,08 s uit te lezen ( v,86m/s) en toe te passen dat s,86,08: goed rekenen. www. - 8 -
Compex natuurkunde - havo 004-I 5 voorbeelden van een bepaling: methode v Voor de versnelling geldt: a. t Met Lees uit is op t,08 s bepaald dat v,86 m/s. Hieruit volgt dat,86 a 6,8 m/s.,08 v gebruik van a t aflezen van t en v completeren van de bepaling Als a gevonden is door onder Wijzig/maak diagram te kijken naar het functievoorschrift van de (v,t)-grafiek: goed rekenen. methode De versnelling is gelijk aan de helling van de (v,t)-grafiek. Met Analyse, Helling is de helling bepaald. Dat levert op: a 6,9 m/s. inzicht dat de versnelling gelijk is aan de helling van de (v,t)-grafiek gebruik van Analyse, Helling completeren van de bepaling (met een marge van 0, m/s ) De helling kan ook bepaald worden via Verwerking, Afgeleide. Maximumscore 4 6 voorbeeld van een antwoord: Voor de zwaarte-energie E z geldt: Ez mgh. Op t 0 s bevindt P zich op 9,96 m hoogte. Als P door de oorsprong gaat, is de zwaarteenergie E z van het treintje met mgh,00 9,89,96,950 J gedaald. 5 De kinetische energie E k van het treintje is dan: E 5 k,0 0 (,86),65 0 J. mv Als P door de oorsprong gaat, is de bewegingsenergie (iets) kleiner dan de verandering van de zwaarte-energie. Dat verschil in energie is veroorzaakt door de wrijving. gebruik van Ez mgh en E k mv bepalen van de afname van E z bepalen van de toename van E k consistente conclusie Als wordt geconcludeerd dat de wrijvingskracht te verwaarlozen is omdat het verschil tussen de zwaarte-energie en de kinetische energie klein is: goed rekenen. www. - 6 -