opgave 2Versturen van data
Data kan via verschillende kanalen verstuurd worden, bijvoorbeeld via
een kabel of draadloos.
Bij het versturen van data is het belangrijk dat deze foutloos verstuurd
wordt. Data kan foutloos verstuurd worden als de zogeheten
kanaalcapaciteit groot genoeg is.
De kanaalcapaciteit is de maximale hoeveelheid data die per seconde
over een kanaal overgedragen kan worden.
Een formule waarmee de kanaalcapaciteit bepaald kan worden, is
C = B ⋅2 log

(formule 1)
Hierin is
− C de kanaalcapaciteit in bits per seconde (bps);
− B de bandbreedte in hertz (Hz);
− R de signaal-ruisverhouding.
Deze signaal-ruisverhouding is de verhouding tussen de sterkte van het
gewenste signaal en de sterkte van de aanwezige ruis.
Met de formule
S = 10 ⋅10 log

kan R omgerekend worden naar decibel (dB).
In 2016 had een goed werkende draadloos-internetverbinding vaak een
bandbreedte van 20 ⋅106 Hz en een waarde van S van 40 dB.
35pVergelijkingen en snijpunten met de GR oplossen 2p · Rekenen met een gegeven formule 2p · Formules en vergelijkingen opstellen 1pGR mag
Bereken met behulp van de bovenstaande formules de kanaalcapaciteit
van deze verbinding. Geef je eindantwoord in miljoenen bps.
Als de ruis (veel) sterker is dan het signaal, dan is R (erg) klein. Voor
zulke kleine waarden van R werkt men in de praktijk met de volgende
benadering voor C:
C = 1,44 ⋅ B ⋅ R (formule 3)
In figuur 1 zijn voor B = 1000 de grafieken van formules 1 en 3
weergegeven, waarbij de grafiek van formule 3 gestippeld is.
figuur 1
In figuur 1 is te zien dat voor groter wordende R de benadering steeds
slechter wordt. Men vindt deze benadering acceptabel als het verschil
tussen de waarde van C volgens formule 3 en de waarde van C volgens
formule 1 maximaal 1% is van de waarde van C volgens formule 1.
43pVergelijkingen en snijpunten met de GR oplossen 2p · Formules en vergelijkingen opstellen 1pGR mag
Bereken in het geval dat B = 1000 tot welke waarde van R dit het geval is.
Rond de door jou gevonden waarde van R af op drie decimalen.
Ook als het signaal veel sterker is dan de ruis, dat wil zeggen voor grote
waarden van R, wordt er in de praktijk vaak met een benadering voor C
gewerkt.
Voor grote waarden van R geldt 1 + R ≈ R. In dat geval kan formule 1
benaderd worden door:
C = B ⋅2 log

(formule 4)
In figuur 2 zijn voor een bepaalde waarde van B de grafieken van de
formules 1 en 4 weergegeven, waarbij de grafiek van formule 4 gestippeld
is.
figuur 2
Met behulp van formules 2 en 4 kan voor grote waarden van R de
volgende formule voor C opgesteld worden:
C = 0,332 ⋅ B ⋅ S
Het getal 0,332 in deze formule is een afgerond getal.
opgave 3Wortelfunctie en transformatie
De functie
f is gegeven door

.
De grafiek van f snijdt de y-as in het punt A. De lijn l raakt de grafiek van
f in A. De lijn l snijdt de x-as in het punt B. Zie figuur 1.
figuur 1
Er geldt OA = OB.
66pKettingregel 2p · Raaklijnen aan grafieken 2p · Eigenschappen van functies en grafieken 1p · +1exact
Bewijs dit.
De grafiek van de functie g ontstaat uit de grafiek van f door middel van
een vermenigvuldiging ten opzichte van de x-as met een positieve
factor a.
Het punt M is het randpunt van de grafiek van g en het punt C is het
snijpunt van de grafieken van f en g met de x-as. Zie figuur 2.
De lengte van het lijnstuk
MC is

.
figuur 2
opgave 4Windmolens
Een windmolen kan de bewegingsenergie van de wind omzetten in
elektrische energie. De hoeveelheid elektrische energie die een
windmolen produceert, is afhankelijk van de windsnelheid. Hoe harder het
waait, hoe meer elektrische energie een windmolen kan produceren.
Omdat er energie uit de wind gehaald is en omgezet is in elektrische
energie, is de bewegingsenergie van de wind achter een windmolen
kleiner dan ervoor. Dus is de windsnelheid achter de windmolen ook
kleiner dan de windsnelheid vóór de windmolen.
De energie in joule (J) die een windmolen per seconde produceert, wordt
gegeven door de formule:

(formule 1)
Hierin is
− E de energie die de molen per seconde produceert in J;
− c een (positieve) constante die hoort bij de windmolen, deze constante
is onder andere afhankelijk van de grootte en vorm van de wieken;
− v de snelheid van de wind vóór de windmolen in m/s;
− w de snelheid van de wind achter de windmolen in m/s.
Bij een wind met een snelheid van 10 m/s vóór de
83pVergelijkingen en snijpunten met de GR oplossen 2p · Formules en vergelijkingen opstellen 1pGR mag
windmolen produceert de windmolen Amstelvogel in
Ouderkerk aan de Amstel, zie de foto, elke seconde
1,21 miljoen J. De waarde van c die hoort bij deze
windmolen is 5116.
Bereken de snelheid van de wind achter de
windmolen in m/s. Geef je eindantwoord in één
decimaal.
We gaan nu weer kijken naar windmolens in het algemeen.
Een windmolen kan niet alle energie uit de wind halen, want dan zou de
lucht achter de windmolen stilstaan. Het blijkt dat de maximale
hoeveelheid energie die een windmolen uit de wind kan halen alleen
afhangt van de verhouding tussen de windsnelheden vóór en achter de
molen, dus de verhouding tussen v en w.
Stel

, dan kan formule 1 geschreven worden als:

(formule 2)
Bij een constante waarde van v is E maximaal als 1 − p3 − p2 + p
maximaal is.
Voor elke constante c en v wordt de maximale waarde voor E bereikt bij

.
94pExtremen en optimaliseren 3p · De afgeleide bepalen (machts-, som- en verschilregel) 1pexact
Bewijs dat deze maximale waarde voor E inderdaad bereikt wordt bij

.
De maximale waarde voor E noemen we Emax.
De energie van wind met een snelheid v die per seconde wordt
opgevangen door een windmolen waarvan c de constante is, wordt
Het maximale percentage van de energie die een windmolen uit de wind
kan halen is

.
opgave 7Fiets
Het comfort en het rijgedrag van een fiets worden in belangrijke mate
bepaald door de framegeometrie. Naast de lengte van de verschillende
buizen waaruit een frame bestaat, gaat het bij de framegeometrie ook om
de hoeken waaronder de verschillende buizen staan.
In figuur 2 is een tekening van het frame van de fiets van figuur 1
gegeven.
figuur 1
figuur 2
De bijbehorende maten zijn:
− de liggende achtervork: AB = 425 mm;
− de staande achtervork: AF = 542 mm;
− de hoek die de liggende en de staande achtervork met elkaar maken:

;
− de hoek die het verlengde van de stuurbuis DE met het verlengde van
AB maakt:

.
De zitbuis BF en de stuurbuis DE zijn bijna evenwijdig. Als ze evenwijdig
zouden zijn dan zou de hoek die BF met de lijn door AB maakt even groot
moeten zijn als

. Deze hoeken verschillen echter.
156pSinusregel en cosinusregel 4p · Vergelijkingen en snijpunten met de GR oplossen 2pGR mag
Bereken dit verschil. Geef je eindantwoord in hele graden.
Een crank is het verbindingsstuk tussen
de trap-as van de fiets en het pedaal.
Zie figuur 3.
Cranks bestaan in verschillende lengtes. Een
fietser met lange benen heeft baat bij een
langere crank.
Zo wordt aan iemand met een binnenbeenlengte
van 75 cm een cranklengte van 166 mm
geadviseerd. Aan iemand met een
binnenbeenlengte van 97 cm wordt een cranklengte van 180 mm
geadviseerd.
Er is een verband tussen de binnenbeenlengte B in cm en de
geadviseerde cranklengte L in mm. Dit verband is te benaderen met een
formule van de vorm L = a ⋅ Bn. Met de bovenstaande gegevens bij
binnenbeenlengtes 75 cm en 97 cm zijn de waarden van a en n te
bepalen.