opgave 1Opgave 1 Binnenverlichting
Bij een bepaald type auto bestaat de binnenverlichting uit twee parallel geschakelde
lampjes. De lampjes zijn aangesloten op de 12 V-accu van de auto. Elk lampje heeft bij die
spanning een vermogen van 5,0 W.
13p
Bereken de weerstand die één lampje dan heeft.
22p
Bereken de stroomsterkte die de accu levert als alleen de binnenverlichting aan is.
Bij het openen van een deur van deze auto gaat de binnenverlichting aan. Na het sluiten van
de deur gaat de binnenverlichting niet meteen uit. Dit gebeurt pas na enige tijd. Hiervoor
gebruikt men een schakeling met verwerkers. Zie figuur 1. Het ingangssignaal bij S1 is
alleen hoog bij geopende deur. De binnenverlichting brandt als het uitgangssignaal in A
hoog is.
figuur 1
De teller begint te tellen vanaf het moment dat de deur gesloten wordt.
33p
Leg met behulp van figuur 1 uit dat de teller op dat moment begint te tellen.
De binnenverlichting gaat uit als de teller op 10 staat.
43p
Leg dat uit met behulp van figuur 1.
De tijd dat de binnenverlichting aan blijft, kan men instellen met behulp van de
pulsgenerator.
Om de binnenverlichting na 7,0 s te laten uitgaan, moet de pulsgenerator op een bepaalde
frequentie worden ingesteld.
53p
Bereken deze frequentie.
Het nut van de wachttijd van zeven seconden is dat de bestuurder na het sluiten van de deur
niet in het donker zit wanneer hij de sleutel in het contact steekt. Na het starten van de auto
hoeft de binnenverlichting niet meer aan te blijven.
Om te bereiken dat de binnenverlichting meteen na het starten van de motor uitgaat, moet
de schakeling van figuur 1 iets worden aangepast. Zie figuur 2.
figuur 2
Als de bestuurder de auto start, wordt het ingangssignaal bij S2 hoog.
Figuur 2 staat ook op de bijlage.
63p
Maak de schakeling in de figuur op de bijlage af door in de met een streepjeslijn
aangegeven rechthoek één of meer verwerkers en de noodzakelijke verbindingen te tekenen.
opgave 2Opgave 2 Aardwarmte
Hoe dieper je de aarde ingaat, hoe hoger de temperatuur wordt. Deze temperatuurstijging in
de aardbodem wordt vooral veroorzaakt door energie die vrijkomt bij het verval van
radioactieve stoffen. Eén van de stoffen die vervalt is 238U.
73p
Geef de vervalreactie van
238U.
Er is studie verricht naar de bruikbaarheid van aardwarmte voor het verwarmen van kassen
in het Westland. Op een diepte van 2,3 km bevindt zich daar water met een temperatuur
van 89 °C. De temperatuur aan het aardoppervlak is in het Westland gemiddeld 8,1 °C.
82p
Bereken de gemiddelde temperatuurstijging per meter diepte in het Westland.
Door het warme water op te pompen en af te koelen komt warmte vrij.
93p
Bereken hoeveel warmte vrijkomt als 1,0
⋅10
3 kg water afkoelt van 89
°C tot 8,1
°C.
Er is echter ook energie nodig om het water omhoog te pompen.
103p
Bereken de energie die minimaal nodig is om 1,0
⋅10
3 kg water 2,3 km omhoog te pompen.
De studie heeft opgeleverd dat met het verwarmen van 40 hectare tuinbouwkassen door
aardwarmte per jaar 7,5⋅106 m3 aardgas kan worden bespaard.
112p
Noem twee argumenten waarom aardwarmte de voorkeur heeft boven het verbranden van
aardgas.
opgave 3Opgave 3 Beweging op een hellend vlak
Pieter en Anne doen onderzoek naar de beweging van een karretje op een hellend vlak.
Zij gebruiken een afstandssensor om de positie van het karretje te bepalen. De sensor is
aangesloten op een computer die de metingen opslaat en bewerkt. Figuur 3 geeft hun
opstelling schematisch weer.
figuur 3
De afstandssensor meet de positie van de achterkant van het karretje; daar is een stuk karton
aangebracht waarop de sensor gericht is. In figuur 4 en 5 staan het (x,t)-diagram en het
bijbehorende (v,t)-diagram die de computer van de beweging van het karretje heeft gemaakt.
Pieter en Anne willen controleren of het (v,t)-diagram en het (x,t)-diagram met elkaar in
overeenstemming zijn. Ze nemen het tijdstip t = 1,5 s als controletijdstip.
De figuren 4 en 5 staan vergroot op de bijlage.
124p
Toon met behulp van de figuren op de bijlage aan dat voor het genoemde tijdstip het
(v,t)-diagram van de computer klopt met het (x,t)-diagram. Pas daarvoor óf de
raaklijnmethode óf de oppervlaktemethode toe.
Zij komen vervolgens tot de conclusie dat de beweging van het karretje eenparig versneld
is.
132p
Leg uit dat hun conclusie juist is.
143p
Bepaal de versnelling van het karretje.
In het experiment waarvan de resultaten in figuur 4 en 5 zijn weergegeven, is de invloed
van de luchtweerstand niet merkbaar. Pieter en Anne willen een verandering in hun
experiment aanbrengen waardoor de invloed van de luchtweerstand wel merkbaar is.
153p
Noem een verandering die je hen zou adviseren. Geef daarbij een toelichting.
opgave 5Opgave 5 Duikbril
Mensen kunnen onder water niet scherp zien.
Bij een normaalziend oog dat zich onder water bevindt, ligt in ongeaccommodeerde
toestand het brandpunt niet op het netvlies maar ver daarachter. In figuur 9 is dit
schematisch weergegeven.
202p
Leg uit of het oog onder water door te accommoderen scherper zal zien of nog minder
scherp.
Om het hierboven beschreven effect te begrijpen, bekijken we de lenswerking van het oog
meer in detail. Het blijkt dat de lenswerking van het oog voornamelijk wordt veroorzaakt
door het bolle hoornvlies aan de voorkant van het oog; de ooglens draagt maar in beperkte
mate aan de beeldvorming bij.
In figuur 10 is schematisch weergegeven hoe het hoornvlies van een oog dat zich in lucht
bevindt een evenwijdig aan de hoofdas invallende lichtbundel breekt. In deze figuur is de
eigenlijke ooglens weggelaten omdat in deze situatie de breking van lichtstralen door die
ooglens te verwaarlozen is.
figuur 10
De brekingsindex bij de overgang van lucht naar hoornvlies is voor geel licht 1,38.
De brekingshoek r is niet op schaal getekend.
213p
Bereken de werkelijke grootte van de brekingshoek.
Voor lichtstralen die van water naar hoornvlies gaan, geldt voor de brekingsindex n w→h:
nw
→h
Hierin is nh de brekingsindex bij de overgang van lucht naar hoornvlies en n w de
brekingsindex bij de overgang van lucht naar water.
223p
Bereken de brekingsindex
nw→h en leg daarmee uit dat er vrijwel geen lichtbreking zal
plaatsvinden bij de overgang van water naar hoornvlies.
Door een duikbril (zie figuur 11) op te zetten, kan men onder water wel scherp zien.
Het glas van de duikbril is vlak.
Ook onder water bevindt zich lucht
tussen de glasplaat en de ogen.
Figuur 12 geeft schematisch de situatie weer van een oog dat met behulp van een duikbril
onder water kijkt. In deze figuur zijn drie evenwijdige lichtstralen getekend die loodrecht
op het glas van de duikbril vallen. Bij het oog is, om dezelfde reden als hiervoor, de
ooglens weggelaten.
Figuur 12 is op de bijlage vergroot weergegeven. Ga ervan uit dat het oog in deze situatie
scherp waarneemt.
233p
Teken in de figuur op de bijlage het verdere verloop van de lichtstralen.
Let op: de laatste vragen van dit examen staan op de volgende pagina.
