PrOp 1 - HAVO - natuurkunde

Deze Praktische Opdracht gaat over Basisvaardigheden, Bewegingen, Trillingen en golven, en over Krachten.
Voor het laatste tijdstip van inleveren zie de studiewijzer.

PrOp 1 bestaat uit 14 onderdelen:

1. Machten van 10
2. Eenheden
3. Significante cijfers
4. Diagrammen
5. Afdaling
6. Penalty
7. Dropping
8. Bugatti
9. Pooohh
10. Scoop
11. Deining
12. Boventoon
13. Keigoed
14. Vertraging


1. Machten van 10

Ga naar Basic Skills, naar Section 2: Scientific Notation. Lees het korte verhaal en bekijk de voorbeelden. Geef dan antwoord op de twee "questions" en schrijf je antwoorden op.
Let op: gebruik een decimale punt voor de antwoorden, geen komma.





2. Eenheden

Maak onderstaande opgaven (en gebruik je BINAS...). Het aantal sterren geeft de moeilijkheidsgraad aan. 3 Sterren is toetsniveau.

  1. Vervang het voorvoegsel door een macht van 10:      120 MW = ...

  2. Vervang de macht van 10 door een voorvoegsel:        3,4·10-9 m = ...

  3. De dikte van (stevig) papier is 2,0·10-4 m. Druk dit uit in mm.

  4. De capaciteit van een elektrische condensator wordt uitgedrukt in de eenheid farad (symbool F). Geef de capaciteit van de hiernaast afgebeelde condensator zonder voorvoegsel.

  5. De afstand van de aarde tot de maan is 384 duizend km. Reken dit om naar nm.

  6. De lichtsnelheid is 2,998·108 m/s. Reken dit om naar km/h.

  7. De gemiddelde luchtdruk in Nederland is 1,013·105 Pa = 1,013·105 N/m2. Reken dit om naar N/cm2.

  8. Zoek in je Binas de dichtheid op van keukenzout. Schrijf deze op en reken de dichtheid om naar g/cm3.

  9. De formule voor kinetische energie luidt: Ek=½·m·v2. Bepaal uit deze formule de eenheid voor kinetische energie in grond-eenheden van het SI (dus niet de eenheid die in tabel 4 van Binas staat).

  10. In weerkaarten wordt de luchtdruk uitgedrukt in hPa (hectopascal). Reken de luchtdruk in Nederland (zie kaart hieronder) met behulp van tabel 5 van Binas om in mbar (millibar).
Ook gek op voorvoegsels ? Leef je uit met de tabel hiernaast, waarbij zelfs BINAS verbleekt.
Een elektron weegt maar liefst 0,91 xg ...




3. Significante cijfers

  1. In het virtuele practicum vind je oefeningen over Significantie. Klik telkens op Nieuw getal en geef het juiste aantal significante cijfers. Ga door tot je 12 goede antwoorden hebt en noteer je score in procenten.

  2. Ga nu naar Section 3: Significant Digits van Basic Skills. Bekijk weer de regels en voorbeelden. Vergelijk evtl. met de uitleg in het boek.
    Geef dan weer antwoord op de twee "questions".




4. Diagrammen

Sommige stoffen in de natuur vallen spontaan uit elkaar en zenden daarbij straling uit. Dit proces heet radioactief verval. In de tabel hiernaast zie je hoe het isotoop jodium-131 vervalt: na 8,0 dagen is er nog ongeveer de helft over van de beginmassa.
In de natuurkunde geven diagrammen (ook "grafieken" genoemd) het verband weer tussen twee grootheden.

  1. Teken met de gegevens uit de tabel een diagram op grafiekpapier. Gebruik daarbij de samenvatting op blz. 42 van het boek (havo4 kernboek A).

  2. Niet alle verbanden in de natuurkunde zijn rechtevenredig. Het diagram van een radioactief verval noem je exponentieel.
    Noem nog 3 andere typen diagrammen (zie ook Basic Skills).




5. Afdaling

Een skiër glijdt van een helling af. De snelheid neemt toe volgens de tabel hieronder:

  1. Teken het (v,t) - diagram van deze afdaling.

  2. Bepaal de versnelling van de skiër.

  3. Bepaal de afgelegde weg op t = 20,0 s.
tabel



6. Penalty

Bij een penalty draait alles om de reactietijd van de keeper, en om de snelheid en de plaatsing van de bal.

Bij de getoonde penalty krijgt de bal via een trap een snelheid van 80 km/h. De trap (het contact tussen voet en bal) duurt 0,060 s.

Gebruik 11 m als afstand tussen de stip en de doellijn.

  1. Bereken de minimale tijd die de keeper heeft om de bal te stoppen.

  2. Bereken de (gemiddelde) versnelling van de bal tijdens de trap.

penalty



7. Dropping

Uit een vliegtuig laat men een pakket vallen. Dat gebeurt op een hoogte van 2,00 km. Het vliegtuig heeft dan een horizontale snelheid van 100 m/s.

Verwaarloos de luchtwrijving - dat is wel niet realistisch, maar het maakt de opgave een stuk gemakkelijker yessss .

  1. Bereken de valtijd van het pakket.

  2. Bereken de horizontale verplaatsing van het pakket voordat het de grond bereikt.

  3. Bereken de verticale snelheid waarmee het pakket de grond bereikt.

Cessna 172



8. Bugatti

De Bugatti Veyron EB16.4 is een van de snelste auto's die je tegenwoordig kunt kopen.
Deze is alleen weggelegd voor de allerrijksten (kosten: € 1,8 miljoen...), dus laten wij er maar op de volgende manier van genieten.
Op verschillende websites (bijvoorbeeld Wikipedia) is allerlei informatie over deze auto te vinden.

Bugatti Veyron
  1. Gebruik deze informatie om een (v,t)-diagram te tekenen van een Veyron die vanuit stilstand optrekt naar topsnelheid. Reken eerst om naar m/s !

  2. Bepaal m.b.v. je diagram de afstand die de auto nodig heeft om een snelheid van 360 km/h (100 m/s) te bereiken. Leg uit hoe je dat hebt gedaan.

    Vaak is op de engelstalige pagina van Wikipedia meer informatie te vinden dan op de nederlandse. Hier staat bijvoorbeeld dat de maximale remvertraging 1,3 g is. Met g wordt de valversnelling bedoeld die 9,81 m/s2 bedraagt.

  3. Reken de remvertraging van de Veyron om naar m/s2.

  4. Bugatti claimt dat de auto binnen 10 s stilstaat vanuit 400 km/h. Bereken de remvertraging als je ervan uit gaat dat de auto eenparig vertraagt.

  5. Bereken de remafstand van deze auto als hij 400 km/h gaat. Ga uit van een remvertraging van 12,8 m/s2.

Tijd voor wat actie: het BBC-team heeft uitgeprobeerd of de Veyron echt 407 km/h kan halen. Bekijk de Top Gear-test.



9. Poooohh

Winnie de Pooh hangt bij zijn baasje aan de schommel.
Hiernaast zie je het eindeloze filmpje van hun schommelingen.

  1. Bepaal zo nauwkeurig mogelijk de schommeltijd T van deze schommeling. Schrijf ook duidelijk op hoe je dat hebt gedaan en in welke browser je deze opdracht hebt bekeken (Internet Explorer, Firefox, Chrome, Opera, Safari, Mephisto ...)

  2. Bereken nu de frequentie van de schommeling.

    Via het filmpje kunnen we slechts een schatting maken over de lengte van de twee touwen waar de schommel aan hangt. Maar nu je de trillingstijd gemeten hebt:

  3. Bereken de lengte van een van de twee touwen waar de schommel aan hangt.
Pooh en zijn baasje


10. Scoop

Hiernaast zie je twee oscillogrammen op één oscilloscoop.
De tijdbasis van deze oscilloscoop is ingesteld op 2,0 ms/div. De verticale "gain" (gevoeligheid of versterking) staat op 2,0 V/div.

  1. Bepaal de "top-top-spanning" van dit signaal

  2. Bepaal de frequentie van deze trilling

  3. Leg uit of je deze geluidsfrequentie kan horen

oscilloscoop
Als je dat interessant vindt, kun je een uitgebreide demo bekijken van een oscilloscoop op YouTube.


11. Deining

Voor de volgende vragen gebruiken we het golf-applet uit de verzameling van Walter Fendt.
Je ziet daarin het interferentiepatroon van twee golven, b.v. in water of geluid.
De violette stip is een willekeurig punt in dit patroon. Die stip kun je met de muis verplaatsen.

  1. Sleep de stip van de centrale rode lijn naar de volgende rode lijn links. Hoe groot is nu het aangegeven weglengteverschil Δs dat de golven tot aan de stip hebben afgelegd, uitgedrukt in golflengtes ?

  2. Versleep de stip nu langs die rode lijn. Bekijk wat er met het weglengteverschil gebeurt. Wat doen de twee golven dus met elkaar op elke plaats langs de rode lijn ?

  3. Sleep de stip naar een van de blauwe lijnen en bekijk weer het optredende weglengteverschil. Wat doen de twee golven dus op elke plaats langs de blauwe lijn ?

  4. In de gegeven situatie zijn er dus 5 buiklijnen en daartussen 4 knooplijnen. Hoeveel van elke soort vind je als je de golflengte verandert van 4,0 naar 2,0 cm ?
interferentiepatroon van twee golven
Leuk om te bekijken is dit filmpje over de interferentie van golven op een wateroppervlak.


12. Boventoon

Met het applet staande longitudinale golven kun je tonen bekijken die in een buis ontstaan. Die situatie is te vergelijken met verschillende "blaasinstrumenten".

De huilbuis
Een huilbuis is een flexibele kunststof buis die aan beide uiteinden open is. Dit prachtige speelgoed is 83,5 cm lang. Bij het rondslingeren krijg je tot liefst 5 boventonen te horen, afhankelijk van de draaisnelheid. De grondtoon kun je echter niet horen.

  1. Bepaal m.b.v. het applet of het aan de frequentie van de grondtoon kan liggen dat je die niet kunt horen

  2. Leg uit hoeveel golflengten er bij de 5e boventoon in de huilbuis passen

    Gebruik deze 5e boventoon om de volgende vraag te beantwoorden:

  3. Bereken de geluidssnelheid die in het applet is gebruikt

    De orgelpijp
    Sommige orgelpijpen zijn aan een kant dicht en aan de andere open, zie figuur rechts: de gedekte orgelpijp.

  4. Bereken hoe lang een dergelijke orgelpijp moet zijn om een grondtoon van 200 Hz te kunnen maken.
zo ziet het applet er uit





13. Keigoed

Maak de twaalf constructie-tekeningen op het papier dat je hier als Word-bestand kunt downloaden en dan zelf afdrukken.
Gebruik bij het tekenen een potlood en geodriehoek (en gum ). Houd je aan dit geniale stappenplan bij het tekenen:

  • kies voor de zwaartekracht Fz altijd dezelfde lengte als in het voorbeeld
  • bedenk welke krachten er zijn in die situatie op de steen (b.v. zwaartekracht, spankracht(en), wrijvingskracht, normaalkracht etc.)
  • bedenk welke richting elk van deze krachten heeft
  • kijk van welke kracht(en) de grootte al bekend is.

Het aangrijpingspunt van alle krachten is steeds het midden van de steen. Bij lichte vormen van twijfel mag je naar believen gebruik maken van de applet Net Force.

krachten op een steen


14. Vertraging

Als je met de trein reist, heb je altijd vertraging. Dat is niet persé de schuld van de NS, want zonder vertraging zou je het station keihard voorbij rijden...
Geef in de volgende situaties aan in welke richting de resulterende kracht werkt en hoe groot deze is.

  1. Een trein met een massa van 13,9 · 103 kg vertrekt uit het station met een versnelling van 1,2 m/s2.

  2. Dezelfde trein rijdt met een constante snelheid van 120 km/h over een vlak traject.

  3. Dezelfde trein rijdt met een constante snelheid van 80 km/h een helling op van 3o.

  4. Dezelfde trein remt voor het station af met een vertraging van 1,0 m/s2.

  5. Technisch is het best mogelijk om een trein een grotere remvertraging dan 1,0 m/s2 te geven, maar toch doet men dit niet.
    Leg uit waarom niet en denk hierbij aan mensen die door de trein lopen of bij de uitgang staan te wachten. Gebruik in je uitleg het begrip traagheid.




naar VAVO matters