Examenvragen - Fysica - Juli 2000

Vraag: Juli 2000

Onderstaande figuur stelt de baan voor van een kogel die op het ogenblik t = 0 s afgeschoten wordt vanuit de oorsprong. De aangeduide punten geven om de 100 ms de plaats van de kogel aan.
Hoeveel bedraagt de horizontale snelheidscomponent van de kogel?
<A> 5 ms-1
<B> 10 ms-1
<C> 15 ms-1
<D> 20 ms-1

Antwoord: B

De totale tijdsduur is 20 keer 100 ms (zie figuur), dus Δt = 2,00 s
De kogel heeft dan Δs = 20 m afgelegd
vx = constant over hele beweging
vx = Δs/ Δt = 20 / 2,00 = 10 m/s

Vraag: Juli 2000

Bij het hamerslingeren brengt de atleet de hamer op snelheid door het uitvoeren van een rotatie. Op het ogenblik dat de atleet de hamer met staaldraad lost, is de straal van de cirkelbeweging van de hamer gelijk aan 1,30 m. De massa van de kogel bedraagt 7,00 kg.
De snelheid van de kogel op het ogenblik van de slingerworp is 20,0 m/s.
Hoe groot was de kracht van de atleet op de hamer juist voor het loslaten?
<A> 1,08 × 103 N
<B> 1,65 × 103 N
<C> 2,15 × 103 N
<D> 2,80 × 103 N

Antwoord: C

Fc = m.v2/r = 7,00 . (20,0)2 / 1,30 = 2,15.103 N

Vraag: Juli 2000

Een massa m schuift met een snelheid van 5,00 m/s over een horizontaal oppervlak.
Ten gevolge van de arbeid van de wrijvingskracht komt zij na 2,50 m in 1,00 s tot stilstand.
Hoeveel bedraagt de wrijvingsfactor μ (wrijvingscoëfficiënt μ) tussen het horizontale oppervlak en de massa m?
<A> 0,100
<B> 0,250
<C> 0,500
<D> μ is niet te bereken omdat de massa m niet gegeven is.

Antwoord: C

De wrijvingskracht is hier de remmende kracht.
Deze remmende kracht is: F = m.a.
Hoeveel is a? Δs = v0. Δt + a/2 . Δt2 a = 2 (Δs - v0. Δt) / Δt2
a = 2. (2,50 - 5,00 . 1,00 ) / (1,00) 2 = -5,00 m/s2
Dus m. 5,00 = μ.m.g μ = 5,00/g = 5,00/10 = 0,500

Vraag: Juli 2000

Een horizontale plank met massa m = 10,0 kg wordt aan één zijde ondersteund door een scharnier en aan de andere zijde door een elektronische weegschaal (zie figuur). De afstand tussen beide steunpunten bedraagt 2,00 m. Op deze plank ligt, zoals aangegeven op de figuur, een persoon van 70,0 kg. De aflezing op de weegschaal bedraagt 47,0 kg.
Op welke afstand van de scharnier bevindt zich het massamiddelpunt van deze persoon?
<A> 1,10 m
<B> 1,20 m
<C> 1,30 m
<D> 1,40 m

Antwoord: B

Fzplank = mplank.g = 10,0.10 = 100 N
Fzman = mman.g = 70,0.10 = 700 N
Deze twee duwen de plank naar beneden
De tegenwerkende kracht is hier de kracht die de weegschaal op de plank uitoefent:
Fweegschaal = 47,0 . g = 470 N
En dan: Fzplank . 1,00 m + Fzman . dman = Fweegschaal . 2,0
100 . 1,0 + 700 . dman = 470 . 2,0
700 . dman = 840 dman = 840/700 = 1,20 m

Vraag: Juli 2000

In een dun glazen buisje, dat aan één zijde gesloten is, bevindt zich een hoeveelheid kwik. De lengte van het gedeelte van het buisje dat gevuld is met kwik bedraagt 14,7 cm. Het gedeelte waar lucht opgesloten zit heeft een lengte van 60 cm (zie figuur) wanneer het buisje horizontaal op tafel ligt. De atmosferische druk is gelijk aan 100000 Pa. De massadichtheid van kwik is gelijk aan 13600 kgm-3. Vervolgens wordt het buisje rechtop geplaatst.
Hoe groot is nu de lengte l van het stuk waarin lucht opgesloten is?
<A> 45 cm
<B> 50 cm
<C> 59 cm
<D> 60 cm

Antwoord: B

Bij p1 = 100000 Pa is het volume V1 = 60 cm. πr2 = 0,60 πr2
p2 = 100000 Pa + ρHg.g.h = 100000 + 13600.10.0,147 = 1,20.105 Pa
Nu is p1V1 = p2V2 1,00.105 . 0,60 πr2 = 1,20.105 . x . πr2
x = 1,00.105 . 0,60 πr2 / (1,20.105 . πr2) = 0,6/1,20 = 0,50 m

Vraag: Juli 2000

Drie gelijke ladingen bevinden zich in de punten O, P en R (zie figuur).
Welke figuur geeft het best de resulterende kracht FP op de lading in het punt P weer?

Antwoord: D

De pijl moet wegwijzen van de andere twee ladingen
Maar aangezien O dichter bij P ligt, zal de kracht door O op P groter zijn dan de kracht van R op P. De resulterende pijl zal dan eerder naar boven dan naar links wijzen
De afstand tussen P en R is 2x groter dan die tussen P en O, dus de kracht door O op P is 4x groter dan de kracht door R op P

Vraag: Juli 2000

In een kring zijn enkele weerstanden als volgt getoond.
Hoe groot is de substitutieweerstand tussen de punten A en B?
<A> 10 Ω
<B> 18 Ω
<C> 28 Ω
<D> 37 Ω

Antwoord: A

De drie meest rechts weerstanden staan achter mekaar, dus serieel: hun vervangingsweerstand is 2 + 6 + 2 = 10 Ω
Deze staat dan parallel over de weerstand van 10 Ω
Dus de vervangingsweerstand voor de 4 meest rechts weerstanden is 1/Rv = 1/10 + 1/10 = 1/5 dus Rv is tot hiertoe 5 Ω
Deze staat dan weer serieel met 2 Ω en 2 Ω, dus de vervangingsweerstand is tot nu 9 Ω
Deze 9 Ω staat dan weer parallel over die 18 Ω, dan is tot dan toe de vervangingsweerstand 1/Rv = 1/9 + 1/18 = 3/18 = 1/6, dus de vervangingsweerstand is tot nu 6 Ω
Deze 6 Ω staat ten slotte nog serieel met 2 Ω en 2 Ω, dus in totaal is de vervangingsweerstand 10 Ω.

Vraag: Juli 2000

Een elektronenbundel passeert tussen twee evenwijdig opgestelde platen die loodrecht op het vlak van het blad staan. Tussen de platen is er een homogeen magnetisch veld met magnetische inductie B die in het vlak van het blad wijst (x).
Welke figuur stelt de juiste oriëntatie van de elektrische veldsterkte E voor opdat de elektronen rechtdoor zouden kunnen vliegen?

Antwoord: A

Linkerhandregel: I vinger naar links (tegen de snelheidszin van het elektron), B vinger in het blad -> dus F wijst naar beneden
Aangezien het elektrisch veld de kracht door het magnetisch veld moet tegengaan moet het elektron dus hier een kracht naar boven ondervinden. Dus + van het elektrisch veld moet bovenaan zijn.
Een elektrisch veld gaat van + naar –, dus het elektrisch veld moet van boven naar onder wijzen.
Antwoord A.

Vraag: Juli 2000

Onderstaande grafieken geven de uitwijking van een golf als functie van de plaats. De linkse grafiek geeft de uitwijking voor t = 0 s, de rechtse grafiek een kwart periode later, voor t = 0,01 s.
De mathematische voorstelling van deze golf is:
<A> y(x,t) = 0,01 sin ( 2 π /0,04 t - 2 π /0,8 x+ π /4)
<B> y(x,t) = 0,02 sin ( 2 π /0,04 t + 2 π /0,8 x)
<C> y(x,t) = 0,01 sin ( 2 π /0,8 t + 2 π /0,04 x)
<D> y(x,t) = 0,01 sin (2 π /0,04 t + 2 π /0,8 x)

Antwoord: D

De vergelijking van de golf is y = A . sin (ωt + kx)
A = 0,01 m (dus B valt af)
ω = 2π/T . Opgelet! Dit is een y-x grafiek dus T is NIET 0,8. In 0,01 s is de golf een kwart periode verder, dus ω = 2π/(0,04) Hz
dus C valt af
Bij t = 0 is x = 0 en is y = 0, dus kan A niet, want y zou dan 0,01 . sin (π/4) = 0,01. √2/2 moeten zijn
Dus het juiste antwoord is D