Examenvragen - Fysica - Tandarts 2018

Vraag: Tandarts 2018

Jan tikt met een hamer tegen een horizontale, rechte rail. Ine en Stef staan op eenzelfde afstand van Jan. Ine houdt haar oor tegen de rail en hoort de tik na 0,2 s. Stef hoort de tik na 3,0 s via de lucht. De geluidssnelheid in lucht is 340 m/s.
Hoeveel bedraagt de geluidssnelheid in de rail?
<A> 680 m/s.
<B> 340 m/s.
<C> 2040 m/s.
<D> 5100 m/s.

Antwoord: D

v = Δs/Δt
Stef: 340 = Δs/3,0 Δs = 3,0 . 340 = 1020 m
Ine: vFe = Δs/0,2 = 1020/0,2 = 5100 m/s

Vraag: Tandarts 2018

In een vat gevuld met water drijft een kubus met massadichtheid ρ. Een vierde van het volume van de kubus steekt boven het water uit.
Hoeveel bedraagt de massadichtheid ρ?
<A> 0,25×103 kg/m3.
<B> 1,3×103 kg/m3.
<C> 1,0×103 kg/m3.
<D> 0,75×103 kg/m3.

Antwoord: D

De zwaartekracht: F = m.g = ρ.V.g
De opwaartse kracht: FA = ρvl .(3V/4). g
Stel ze aan mekaar gelijk:
ρ.V.g = ρvl .(3V/4). g
ρ = ρvl .(3/4)
Nu is ρvl = 1,0.103 kg/m3
Dus: ρ = 0,75 . 103 kg/m3

Vraag: Tandarts 2018

Beschouw de vloeistoffen A, B en C. Voor vloeistof A bedraagt de temperatuur θA; voor vloeistof B bedraagt de temperatuur θB; voor vloeistof C bedraagt de temperatuur θC.
De soortelijke warmtecapaciteit van vloeistof A is cA; de soortelijke warmtecapaciteit van vloeistof B is cB; de soortelijke warmtecapaciteit van vloeistof C is cC. Men neemt van elk van deze vloeistoffen eenzelfde massa m en voegt deze samen in een thermisch geïsoleerde beker. Verwaarloos de warmteopname of warmteafgifte van de beker. De aggregatietoestand van de vloeistoffen verandert niet. In functie van deze gegevens, wat is de eindtemperatuur θ van het mengsel in de beker?
<A> θ = (θA + θB + θC)/3
<B> θ = 3(cA.θA + cB. θB + cC. θC)/ (cA+ cB + cC)
<C> θ = (cA.θA + cB. θB + cC. θC)/ (cA+ cB + cC)
<D> θ = (cA.θA + cB. θB + cC. θC)/ (θA+ θB + θC)

Antwoord: C

We kunnen onze formule opgenomen warmte = afgegeven warmte toepassen, maar we weten niet welke stof warmte zal opnemen en welke warmte zal afgeven.
We kunnen deze formule echter ook schrijven zonder de Δθ positief te maken. Ze wordt dan:
m.cA.(θ - θA) + m.cB.(θ - θB) + m.cC.(θ - θC) = 0
Hier zullen de temperatuurverschillen in sommige gevallen positief, in andere gevallen negatief zijn.
We werken verder uit:
cA. θ - cA. θA + cB. θ - cB. θB + cC. θ - cC. θC = 0
cA. θ + cB. θ + cC. θ = cA. θA + cB. θB + cC. θC
θ = (cA. θA + cB. θB + cC. θC) / (cA + cB + cC )

Vraag: Tandarts 2018

Gegeven is een elektrische schakeling met vijf identieke weerstanden. De spanning U van de bron is constant.
In welke weerstand is de spanning het grootst?
<A> R1.
<B> R2.
<C> R3.
<D> R4.

Antwoord: A

We hebben de figuur enigszins herschikt voor de duidelijkheid.
We zien hier dat U = UAB + UAC
Nu gaat de vervangingsweerstand van R2,R3,R4 en R5 altijd kleiner zijn dan R1: er is naast R2 (=R1) namelijk nog een kanaal waardoor elektronen kunnen passeren (de weg door R3,R4 en R5.
En aangezien U = R.I, zal de spanning over R1 dus de grootste zijn.

Vraag: Tandarts 2018

Twee identieke blokken bevinden zich op een horizontaal oppervlak. Tussen deze blokken is een massaloze veer bevestigd. Als we de blokken samenduwen zodat de veer 1,0 cm wordt ingedrukt en daarna de blokken loslaten, bereiken zij een maximale snelheid van 1,0 m/s. De wrijving met het oppervlak mag verwaarloosd worden.
Als we de blokken samenduwen zodat de veer 2,0 cm wordt ingedrukt en daarna loslaten, welke maximale snelheid bereiken de blokken dan?
<A> 1,0 m/s.
<B> 1,4 m/s.
<C> 2,0 m/s.
<D> 4,0 m/s.

Antwoord: C

De harmonica gaat bij lossen over en weer blijven bewegen. We kunnen het midden als vast beschouwen en hebben dan aan elke kant een harmonische trilling.
De kracht bij indrukken is F = k.Dl.
Dus als we tweemaal verder indrukken, is de kracht ook tweemaal groter.
Dus is ook de versnelling tweemaal groter (F = m.|a|)
Nu is de versnelling het grootst bij de maximale uitwijking van de beweging, het kleinst (0) in de evenwichtsstand: daar is de snelheid maximaal.
De tijd om de evenwichtsstand te bereiken is in beide gevallen dezelfde (T = 2p. √ (m/k), dus zelfde periode, dus zelfde tijd tussen maximale uitwijking (t=0) en evenwichtsstand)
De versnelling neemt lineair af: dus tussen maximale uitwijking (t=0) en evenwichtsstand (T/4) is de gemiddelde versnelling in het eerste geval a1/2. Dus de maximale snelheid is vmax1 = a1/2 . T/4.
In het tweede geval vmax2 = a2/2 . T/4 = 2. a1 / 2 . T/4 = 2. vmax1
Dus als vmax1 = 1,0 m/s was, zal vmax2 = 2,0 m/s

Vraag: Tandarts 2018

Een blokje met massa m = 0,20 kg is vastgemaakt aan een horizontaal opgestelde veer, en beweegt heen en weer over een horizontaal oppervlak. Het andere uiteinde van de veer is vastgemaakt aan een muur. De wrijving met het oppervlak mag verwaarloosd worden. De tijd tussen twee opeenvolgende doorgangen van het blokje door de positie waarbij de veer de rustlengte aanneemt, is gelijk aan 1,0 s.
Waaraan is de veerconstante dan gelijk?
<A> 0,10π2 N/m.
<B> 0,20π2 N/m.
<C> 0,80π2 N/m.
<D> 2,0π2 N/m.

Antwoord: B

T = 2 π. √(m/k)
De valstrik is hier dat niet T = 1,0 s, maar T = 2,0 s! (doorgang door gelijke positie tweemaal per periode).
2,0 = 2p. √(0,20/k) √ k = π . √(0,20) k = 0,20. π2 N/m

Vraag: Tandarts 2018

Een golf loopt van links naar rechts over een horizontaal opgesteld touw. De linkse figuur geeft de uitwijking van het touw op een bepaald ogenblik als functie van de plaats op het touw. De rechtse figuur toont de uitwijking van een punt van het touw als functie van de tijd. Waaraan is voortplantingssnelheid van de golf over het touw gelijk?
<A> 0,50 cm/s.
<B> 1,0 cm/s.
<C> 2,0 cm/s.
<D> 2,5 cm/s..

Antwoord: C

Uit de figuur leiden we af dat:
λ = 4,0 cm
T = 2,0 s
Dus v = λ /T = 4,0 cm / 2,0 s = 2,0 cm/s

Vraag: Tandarts 2018

Een voorwerp wordt op de hoofdas van een dunne bolle lens geplaatst op 30 cm van de lens. De brandpuntsafstand f van de lens is 10 cm.
Welk beeld wordt door de lens van het voorwerp gevormd?
<A> reëel, rechtopstaand en groter dan het voorwerp.
<B> reëel, omgekeerd en groter dan het voorwerp.
<C> reëel, omgekeerd en kleiner dan het voorwerp.
<D> virtueel, rechtopstaand en kleiner dan het voorwerp.

Antwoord: C

Zoals we zien, reëel, omgekeerd en kleiner dan het voorwerp.
Antwoord C

Vraag: Tandarts 2018

Bij de kernreactie van een 147N-kern met een α-deeltje worden een baX-kern en een proton gevormd. Waaraan zijn a en b gelijk?
<A> a=8 en b=14.
<B> a=8 en b=17.
<C> a=9 en b=16.
<D> a=9 en b=18.

Antwoord: B

De vergelijking:
147N + 42α -> baX + 11p
Dus: 14 + 4 = b + 1 b = 17
En: 7 + 2 = a + 1 a = 8

Vraag: Tandarts 2018

Een mengsel bestaat uit twee radioactieve isotopen X en Y die beide dezelfde soort deeltjes uitzenden. De hoeveelheid van isotoop X en de hoeveelheid van isotoop Y hebben dezelfde activiteit A op het moment t = 0 s. Het isotoop X heeft een halveringstijd van 12 h en het isotoop Y heeft een halveringstijd van 8 h. Hoeveel bedraagt de activiteit van het mengsel na 24 h?
<A> 1/8 A.
<B> 2/8 A.
<C> 3/8 A.
<D> 4/8 A.

Antwoord: C

De formule hier is At = (ln 2)/T1/2 . Nt
Ax0 = (ln 2)/12h . Nx0
Ay0 = (ln 2)/8h . Ny0
Aangezien beide gelijk zijn (=A):
Nx0/12 = Ny0/8 Nx0 = 3/2 . Ny0
Nu: na 24h:
Ax24 = ln 2/12h . Nx24 = (ln 2)/12h . Nx0/4 (ah ja, twee T1/2x verstreken)
Ay24 = ln 2/8h . Ny24 = (ln 2)/8h . Ny0/8 (ah ja, drie T1/2y verstreken)
De totale activiteit is de som van de twee activiteiten:
Ax24 + Ay24 = (ln 2)/12h . Nx0/4 + (ln 2)/8h . Ny0/8
= (ln 2)/12h . (3/2 . Ny0/4) + (ln 2)/8h . Ny0/8
= (ln 2)/32h . Ny0 + (ln 2)/64h . Ny0 = (ln 2)/8h (1/4 Ny0 + 1/8 Ny0)
= (ln 2)/8h . Ny0 . (1/4 + 1/8) = (ln 2)/8h . Ny0 . (2/8 + 1/8) = Ay0 . 3/8 = 3/8 A