natuurkunde havo 2002 · tijdvak 1 · natuurkunde 1

Bereken de weerstand die één lampje dan heeft.

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.

De teller begint te tellen vanaf het moment dat de deur gesloten wordt.

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.

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.

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.

Als de bestuurder de auto start, wordt het ingangssignaal bij S₂ hoog.

Figuur 2 staat ook op de bijlage.

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.

Geef de vervalreactie van 238 U.

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.

Bereken de gemiddelde temperatuurstijging per meter diepte in het Westland.

Door het warme water op te pompen en af te koelen komt warmte vrij.

Bereken hoeveel warmte vrijkomt als 1,0 ⋅ 10³ kg water afkoelt van 89 ° C tot 8,1 ° C.

Er is echter ook energie nodig om het water omhoog te pompen.

Bereken de energie die minimaal nodig is om 1,0 ⋅ 10³ 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.

Noem twee argumenten waarom aardwarmte de voorkeur heeft boven het verbranden van

aardgas.

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.

Leg uit dat hun conclusie juist is.

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.

Noem een verandering die je hen zou adviseren. Geef daarbij een toelichting.

Leg met behulp van de momentenwet uit

welke van de drie figuren (A, B of C) de

situatie dan het beste weergeeft.

Bij fietsen gebruikt men het begrip ’verzet’.

Het verzet is de afstand die de fiets aflegt wanneer de trappers één maal rond gaan.

In een fietsboek wordt een formule gegeven waarmee het verzet V (in cm) kan worden

berekend: = n n_achtervoor

V · O

Hierin is:

• n_voor het aantal tanden van het voorste tandwiel;

• n_achter het aantal tanden van het achterste tandwiel;

• O de omtrek van het achterwiel (in cm).

Het fietsboek geeft ook een tabel van het verzet bij verschillende aantallen tanden van het

voor- en achtertandwiel. Zie tabel 1.

tabel 1 Het verzet (in cm) voor een bepaalde wielmaat bij verschillende aantallen tanden van het

voor- en achtertandwiel

In tabel 1 is te zien dat een verzet van 431 cm in bijna elke kolom voorkomt.

Leg uit waarom het verzet 431 cm niet in elke kolom van de tabel voorkomt.

Tabel 1 geldt voor een achterwiel met een bepaalde diameter.

Bepaal met behulp van de tabel de grootte van deze diameter.

Een fietser trapt op een bepaald moment de trappers 82 keer per minuut rond en gebruikt

een verzet van 431 cm.

Bereken de snelheid waarmee de fietser dan rijdt.

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.

De brekingsindex bij de overgang van lucht naar hoornvlies is voor geel licht 1,38.

De brekingshoek r is niet op schaal getekend.

Bereken de werkelijke grootte van de brekingshoek.

Voor lichtstralen die van water naar hoornvlies gaan, geldt voor de brekingsindex n_w→h :

Hierin is n_h de brekingsindex bij de overgang van lucht naar hoornvlies en n_w de

brekingsindex bij de overgang van lucht naar water.

Bereken de brekingsindex n_w→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.

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.

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.

Geef de juiste SI-eenheid van stralingsdosis en zoek de omrekeningsfactor van rad naar

deze eenheid op.

In de laatste alinea van het artikel staat dat de opname van een bepaalde hoeveelheid

jood-131 voor een kleine schildklier schadelijker is dan voor een grote schildklier.

Geef de definitie van het begrip stralingsdosis en leg daarmee uit of je het met deze

bewering eens bent. Neem daarbij aan dat de schildklier alle door het jodium uitgezonden

straling absorbeert.

Geef de vervalreactie van jood-131.

Van de met jood-131 besmette melk werd destijds onder andere melkpoeder gemaakt. Om

veiligheidsredenen is het beter een tijd te wachten met het consumeren van dit melkpoeder.

Bereken met welk percentage de activiteit van het jood-131 in het melkpoeder in 40 dagen

is afgenomen.