Examenvragen - Fysica - Augustus 2011

Vraag: Augustus 2011

Een auto met aanhangwagen rijdt aan 72km/h. De massa van de auto is 1000 kg, die van de aanhangwagen 500 kg. De aanhangwagen heeft geen eigen remmen en is via een veersysteem bevestigd aan de auto. De auto remt en komt in 5,0 s tot stilstand. Gedurende het remmen legt hij nog 50 m af.
Bereken de kracht die de aanhangwagen uitoefent op de wagen.
<A> 6000 N
<B> 4000 N
<C> 2000 N
<D> 2500 N

Antwoord: C

De versnelling van de wagen (en aanhangwagen) bij het remmen is
a = Δv/ Δt = -20/5,0 = -4,0 m/s2
De auto levert dus een bepaalde kracht om de massa van de aanhangwagen van 500 kg met -4,0 m/s2 te versnellen, dus die kracht heeft als grootte F = m.|a| = 500 . 4,0 = 2000 N
Aangezien actie = -reactie geldt dat de aanhangwagen een even grote kracht op de auto uitoefent.

Vraag: Augustus 2011

Een veer heeft een rustlengte L0 en een veerconstante k.
Een wagentje met massa m botst met een snelheid v op deze veer zodat ze ingedrukt wordt.
Bepaal een formule met deze gegevens om de lengte van de veer te berekenen op het ogenblik dat het wagentje tot stilstand komt tegen de veer.
<A> L = L0 – v. √(m/k)
<B> L = L0 – √(m v /k)
<C> L = v2.m / k
<D> L = v. √(m/k)
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: A

Hier wordt de kinetische energie volledig omgezet in elastische potentiële energie, dus:
mv2/2 = k(ΔL)2/2
Dus (ΔL)2 = mv2/k ΔL = v.√(m/k) of ΔL = - v.√(m/k)
Maar het betreft hier een indrukking, dus ΔL = L – L0 is negatief, dus als we v positief nemen moeten we stellen:
ΔL = - v.√(m/k) en dus L – L0 = - v.√(m/k) L = L0 - v.√(m/k)

Vraag: Augustus 2011

Een gesloten glazen buis is opgedeeld in twee delen door een kwikdruppel die vrij kan bewegen. In de ruimte links bevindt zich 25 mg N2-gas, in de ruimte rechts 40 mg N2-gas.
Wat is de verhouding L1/L2 wanneer de kwikdruppel in evenwicht is?
<A> 0,385
<B> 0,625
<C> 0,450
<D> 0,800
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: B

p.V = nRT dus bij constante p (het geheel is in evenwicht, dus druk links gelijk aan druk rechts) en constante T (temperatuur overal gelijk) is V evenredig met n en dus VL/nL = VR/nR
Het aantal mol is evenredig met de massa van het gas.
Het volume is evenredig met de lengte (volume = dwarsoppervlak * lengte)
Dus kunnen we evengoed schrijven: LL/mL = LR/mR
En dus LL / LR = mL / mR = 25 / 40 = 0,625

Vraag: Augustus 2011

In het midden van de zijden van een rechthoek met zijden L en 2L bevinden zich puntladingen zoals aangegeven in de figuur.
Welke vector is een voorstelling op schaal van de elektrische veldsterkte in het centrum van de rechthoek?
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: B

De veldvectoren gaan weg van + en naar –
Dus voor het koppel +2Q en -2Q geeft dit een vector naar boven gericht
Voor het koppel –Q en +Q geeft dit een (kleinere) vector naar links gericht
De resultante is dus een vector schuin naar boven
Dus antwoord B
Tussen haakjes, wat is de verhouding van de grootte van deze verticale en horizontale vector?
Everticaal = 2Q/(L/2)2 + 2Q/(L/2)2 = 16 Q/L2
Ehorizontaal = Q/(L)2 + Q/(L)2 = 2 Q/L2
De twee vectoren verhouden zich dus 16/2 ofwel 8/1

Vraag: Augustus 2011

Een vaste positieve lading +Q bevindt zich in het centrum van een cirkel met straal r.
Een negatieve lading -Q beweegt op de cirkel van 90° naar 0°.
Bereken de arbeid die geleverd wordt op de negatieve lading gedurende deze verplaatsing.
<A> 0
<B> kπQ2r/4
<C> kπQ2/2
<D> kπQ2/2r
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: A

Elke kleine verplaatsing is op elk moment (in de limiet) loodrecht op de kracht die erop werkt. En dus is de geleverde arbeid voor elk klein stukje is 0. En al die kleine verplaatsingen samen geven dan ook arbeid 0.
Dit is te vergelijken met een satelliet die om de aarde draait.
Ds (klein stukje afgelegde weg langs baan)

Vraag: Augustus 2011

Twee weerstanden en een spanningsbron zijn geschakeld in een stroomkring.
Men verbindt de punten x en y met een geleider. In functie van de gegevens in de tekening, welke stroom gaat dan door de geleider die men op de kring heeft verbonden?
<A> 0
<B> Ub/R1
<C> Ub/R2
<D> Ub(1/R1 + 1/R2)
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: C

De weerstand tussen x en y doorheen de geleider kan nu als nul beschouwd worden. Dus (I=U/R) zal alle stroom door deze geleider gaan in plaats van door R1. Dus enkel de rechtse lus wordt doorstroomd.
En dus is eenvoudig I = Ub/R2

Vraag: Augustus 2011

Een staafmagneet bevindt zich in de buurt van een spoel. Ze bewegen ten opzichte van elkaar met snelheid v.
In welke figuur wordt in de spoel een stroom geïnduceerd die in de geleider onderaan naar links (van b naar a) gaat?
De magneet beweegt naar de spoel toe
De magneet beweegt naar de spoel toe
De magneet beweegt van de spoel weg
De spoel beweegt naar de magneet toe
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: B

We moeten onze rechterhandregel zelfs niet gebruiken:
A en C geven eenzelfde stroom, want de polen zijn omgedraaid, maar de bewegingen ook, dus als A juist zou zijn, zou ook C juist moeten zijn
A en D geven ook eenzelfde stroom, dus kan ook geen van deze beiden juist zijn
Dus het antwoord moet wel B zijn.
Even checken: als de stroom van b naar a moet lopen, dan (rechterhand op spoel in richting stroom) wijst de duim naar rechts noord . Dit is inderdaad een tegengesteld veld aan het veroorzakend veld.
Antwoord B is inderdaad juist.

Vraag: Augustus 2011

Twee stromen I1 en I2 verdwijnen in het vlak van dit blad, I2 is dubbel zo groot als I1.
Welke figuur geeft dan best de krachten weer die werken op deze stroomvoerende geleiders?
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: D

De kracht tussen beide is gelijk voor beide geleiders
De stromen lopen in dezelfde zin en dan trekken ze elkaar aan.
Dus antwoord D

Vraag: Augustus 2011

Gegeven is een y(x)-diagram van een naar links lopende golf met een frequentie van 4 Hz op tijdstip t0 en golfsnelheid c. Punten A en B liggen op de x-as.
Hoeveel bedragen de waarden y(A) en y(B) op tijdstip t0+ λ/(4.c)?
x (cm)
y (cm)
<A> y(A) = 0 en y(B) < 0
<B> y(A) < 0 en y(B) = 0
<C> y(A) > 0 en y(B) = 0
<D> y(A) = 0 en y(B) > 0
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: D

Hier geldt: c = λ/T T = λ/c
En dus is λ/4c = T/4
Dus de golf zal op het gegeven tijdstip dus T/4 naar links opgeschoven zijn.
Dus A verschuift naar 0 cm en B verschuift naar 2 cm
Dus antwoord D

Vraag: Augustus 2011

Aluminium-25 is een radio-isotoop met 13 protonen in de kern.
Hoeveel neutronen heeft de kern die ontstaat na bètaverval van aluminium-25?
<A> 11
<B> 12
<C> 13
<D> 14
Door een deelnemer gereconstrueerde vraag

Antwoord: C

Op het PSE heeft aluminium massagetal 27, dus de onstabiele Al-25 kern zal een te lage neutronen/protonen verhouding hebben.
Dus zal beta-+-verval optreden (proton omgezet in neutron).
Al 25 heeft 25-13 = 12 neutronen.
Na beta-+-verval zal dit dan 13 neutronen zijn.