Download - Natuurkunde 2 de fase
Natuurkunde2de fase
Samenvatting van de belangrijkste onderwerpen in de natuurkunde.
Volgende
A. Smit
Door betabijles
Natuurkunde
Mechanica(30%)
Kernfysica (10%)
Elektriciteit(30%)
Trillingen, golven, geluid, optica
(30%)
A. Smit
stopnextstart
Sorteer per klas
Klassen
6 VWO5 VWO4 VWO
A. Smit
stopnexthome
4 VWO
Automatische systemen
A. Smit
stopnexthome
Krachten
5 VWO
Radioactiviteit
A. Smit
stopnexthome
6 VWO
A. Smit
stopnexthome
Mechanica
A. Smit
stopnexthome
Krachten 4 VWO
Krachten
A. Smit
stopnexthome
- Grootheden- Vectoren 1, rekenen - Soorten krachten- Vectoren 2 (Fz ontbinden)
GroothedenScalairen
- Grootte- Eenheid
Bv: m = 987 kgx = 10m (x=plaats)V = 3L
Vectoren
- Grootte- Eenheid- RichtingBv:F = 17Ns = Δx (verplaatsing)v = 2km/h
A. Smit
stopnexthome
VectorenEr zijn verschillende mogelijkheden om krachten op te tellen.
A) Gelijk gerichte vectorenB) Tegengestelde vectorenC) Onderling loodrechte krachtD) Kop-staartmethodea = Fres/m stilstaande voorwerpen en constant bewegende
voorwerpen hebben dus een Fnetto = 0N
A. Smit
stopnexthome
VectorenNu we de 4 methodes kennen, moeten we ook de netto waarden kunnen uitrekenen. Gelijk gerichte vectoren mogen we optellen. Tegengestelde vectoren aftrekken.Onderling loodrechte vectoren kan met Phytagoras.
Wat ALTIJD kan, -en moet bij de kop-staartmethode- is het op schaal tekenen. Teken nauwkeurig met geodriehoek/passer, teken zo de stippellijnen en meet de geconstrueerde lijn. Geef ook de schaal aan bv: 1cm = 1N
A. Smit
stopnexthome
Afspraak!Maak alleen volle
lijnen voor krachten die er echt zijn en de
netto kracht.
VectorenRekenvoorbeeldEen blokje hangt tussen 2 gelijke veerunsters met C=500N/m, die een hoek met het blokje maken van 90 graden. De uitrekking van beide unsters is 2,3cm. Hoe zwaar is het blokje?
A. Smit
stopnexthome
Schets de situatie.Het blokje hangt en heeft een gelijke massa. Omdat de unsters hetzelfde zijn en eenzelfde uitrekking hebben, geldt de volgende schets:
blok
blok
Antwoord
Nu de kop-staartmethode:
blok blok blok
-Fz
Fz
Vectoren
A. Smit
stopnexthome
Schets de situatie.Het blokje hangt en heeft een gelijke massa. Omdat de unsters hetzelfde zijn en eenzelfde uitrekking hebben, geldt de volgende schets:
blok
Nu de kop-staartmethode:
blok blok blok
-Fz
Fz
Opmeten geeft ongeveer 3,3cmC=500N/m = 5N/cmFz=3,3*5=16,5Nm=Fz/g=16,5/9,81≈1,7kg
Tip: Je kunt ook eerst de krachten
uitrekenen van de lijnen, dat is iets meer werk, maar je zou op
hetzelfde moeten uitkomen.
Of gebruik Pythagoras. De 90graden wordt in 2
delen gehakt. Dus driehoek met 2 hoeken van 45graden en een
rechte hoek. Dus lengte =√(2,3^2+2,3^2)≈3,3cm
Vectoren
Nog een voorbeeld. Teken de somvector in de volgende tekening.
A. Smit
stopnexthome
Antwoord1) Kop-staartmethode op 2
vectoren2) Teken somvector van 1)3) Kop-staartmethode
overige vector en somvector
4) Teken somvector van 3)
Soorten krachten
A. Smit
stopnexthome
Naam Symbool/formule Soort waarden Richting en aangrijpingspunt
Zwaartekracht Fz=m*g Gravitatiekracht
Veerkracht Fv=C*u Em-krachten Fv
Spankracht Fspan Em-krachten
Normaalkracht Fn Em-krachten Fn=Fz, ┴Wrijvings-kracht Fw Em-krachten
Gewicht (-skracht)
Fg/Fgew/G Em-krachten Kracht die een voorwerp als gevolg van zijn zwaartekracht op de omgeving uitoefent
Electrostatische kracht
Fel Em-krachten -
Magnetische kracht
F˪ Em-krachten -
Kern kracht Fk Zwakke/sterke kernkracht
-
AFz
Fz
Fn
Fspan
vFwr
Vectoren 2We gaan even terug naar het voorbeeld van zojuist. We hebben toen op schaal getekend en de lengte van vector -Fz opgemeten. Bij rechte hoeken kunnen we ook de cosinus, sinus en tangens gebruiken. Dit scheelt veel tekenwerk.
A. Smit
stopnexthome
Als je een rechte hoek in een driehoek hebt, en je hebt of een hoek en een zijde, of 2 zijden, kun je alle andere zijden/hoeken berekenen.
Vectoren 2De zwaartekracht trekt een voorwerp naar beneden, maar op een helling zal een bal gaan rollen. Dit komt omdat de zwaartekracht loodrecht naar beneden trekt, en niet loodrecht de grond in. We ontbinden de zwaartekracht daarom in een parallelle zwaartekracht (Fz,//) en een loodrechte zwaartekracht (Fz,┴).Dit is nodig, omdat we bij de versnelling op een berg door de zwaartekracht, niet a=Fz/m, maar a=(Fz,//)/m moeten doen. (we verwaarlozen rol en luchtwrijving hier). Fz,┴ wordt immers door de normaalkracht opgeheven.
A. Smit
stopnexthome
Vectoren 2We nemen een berg met een hellingshoek van 30 graden. In de winter gaan mensen met de slee van de berg af. Ze maken snelheid, omdat Fz,// groter is dan de tegenwerkende wrijvingskracht. We gaan rustig opbouwen wat we hebben.
A. Smit
stopnexthome
30 ͦ
sleeStart demo
Fz
1) Teken lijn evenwijdig aan helling door Fz
Teken lijn door zwaartepunt loodrecht op helling en snijdt met 1) : dit is Fz, ┴
2) Teken lijn door zwaartepunt evenwijdig aan helling
Fz, ┴
Teken lijn door Fz // Fz, ┴ : zwaartepunt tot snijpunt is Fz,//
Fz, //
Fn=Fz, ┴
Vectoren 2
We zien nu 3 gelijkvormige driehoeken:(snavelfiguur en Z-hoeken)
slee
Fz, ┴
Fz, //
30 ͦ
Fz
30 ͦ
Fz
Fz, ┴
Fz, //
30 ͦ
30 ͦ
stopnexthome
Fz Fz
Vectoren 2
Dus geldt er, als we voor de hellingshoek x nemen: Fz,// = sin(x) * FzFz, ┴ = cos (x) * Fz
slee
Fz, ┴
Fz, //
x
Fz
x
Fz
Fz, ┴
Fz, //
x
x
stopnexthome
Fz Fz
Vectoren 2Rekenvoorbeeld. Op een berg met een hellingshoek van 20 graden, ga ik met een slee naar beneden. De massa van mij en de slee bedraagt 90kg. Ik ondervind een constante wrijvingskracht van 40N op de slee. Bereken mijn versnelling.
A. Smit
stopnexthome
antwoord Fz, ┴ = Fn, dus deze doet niet mee. Fz,//=Fz*sin(20)=90*9,81*sin(20) =302N Fres = Fz,// - Fwr = 302-40 = 261Na=Fres/m=261/90=2,91 m/s²
Einde krachten
A. Smit
stopnexthome
Kernfysica
A. Smit
stopnexthome
Radioactiviteit 5 VWO
Radioactiviteit 6 VWO
Radioactiviteit5 vwo
A. Smit
stopnexthome
- Inleiding kernfysica- Isotopen en deeltjes- Vervalreacties- Soorten/bronnen ioniserende straling- Bescherming/afscherming- Activiteit- Stralingseffecten
Kernfysica
1
1000
De afmetingen van een atoomkern t.o.v. schil
Protonen Neutronen Elektronen Symbool 1
1p(+) 10n 0
-1e(-)
Massa ≈u=1,66ᴇ-27kg ≈u=1,66ᴇ-27kg ≈0=9,11ᴇ-31kg
Lading =1e=1,61ᴇ-19C 0 =-1e=-1,61ᴇ-19C
Aantallen Atoomnummer=Z
N Z-V
LadingsgetalMassagetal:A=Z+NMatoom=A*u
Valentie van het ion
A. Smit
stopnexthome
Kernfysica
Rekenvoorbeeld:56
26Fe3+
Geef het aantal protonen, neutronen, elektronen, massa(kg) en de lading van de kern
p = 26n = 30e = 23m = 56u=56*1,66ᴇ-27
= 9,3ᴇ-26kgq = 26*1,61ᴇ-19 = 4,19ᴇ-18
ZAXV
N
massagetal
atoomnummer
valentie
Aantal atomen in molecuul
A. Smit
stopnexthome
Antwoord
IsotopenIsotoop: ander massagetal, zelfde aantal protonen.Binas T25:Cu-63Cu-64Cu-65
2 soorten isotopen
stabiele instabieleKomen in natuur voor.(Kolom 5)
Komen niet in natuur voor.(Kolom 5)
Vertonen geen verval (Kolom 6 en 7)
Vertonen wel verval. (Kolom 6 en 7)
A. Smit
stopnexthome
DeeltjesBij instabiele isotopen komen vervalreacties voor. Er ontstaan dan deeltjes. Deze staan in kolom 7. De volgende deeltjes kunnen er staan. Deze moet je van buiten leren!
α-deeltje: 42He2+
β--deeltje: 0-1e-
Neutron: 10n
Proton: 11p+
γ-deeltje: 00γ foton:
energiepakketjeβ+-deeltje: 0
-1e+ positron!
Het wordt nog gekker. Want het volgende blijkt ook voor te komen:0
0γ → 0-1e- + 0
1e+
A. Smit
stopnexthome
Vervalreacties
AfspraakBij vervalreacties gaat het om de hoeveelheid neutronen en protonen. Het aantal elektronen wordt vaak buiten beschouwing gelaten.Dus wordt vaker geschreven als
Nu schrijven wij de deeltjes altijd in de molecuulformule. De valentie doet er hier dus niet toe.
A. Smit
stopnexthome
VervalreactiesRekenvoorbeeldGeef de reactievergelijking:1) van het verval van de α-actieve fransium isotoop.2) van het verval van de meest stabiele β-actieve fransium
isotoop.
A. Smit
stopnexthome
Antwoorden1) 221
87Fr → 42He + 217
85At2) 223
87Fr → 0-1e + 223
88Ra (+ 00γ) 1 proton meer, dus 1 neutron
minder en 1 elektron meer:1
0n → 0-1e- + 1
1p+
Antwoord
Hoe kan dat?
Soorten ioniserende straling
A. Smit
stopnexthome
α (42He) β (0
-1e) γ (00γ)
massa (m) 4u <1/1000 * u 0
lading (q) 2e -e 0
ioniserend vermogen
sterk gemiddeld zwak
doordringend vermogen
zwak gemiddeld sterk
dracht ρ=103 (water)ρ=101 (lucht)
10-5m10-2m
10-2m10-1m
10-1m10-3m
soorten kanker
huid, long, maag, darm
teelbal, eierstok, borst
bloed, lymfe
Einde radioactiviteit 5 vwo
A. Smit
stopnexthome
Radioactiviteit6 vwo
A. Smit
stopnexthome
Einde radioactiviteit 6 vwo
A. Smit
stopnexthome
Elektriciteit
Elektrodynamica Fysische informaticaElektrostatica
A. Smit
stopnexthome
U, I, P, R, E Ε, Β, φ U
Energie distributie Veldentheorie Informatie overdracht
U≈230V 0V<U<5V
Sterkstroom Zwakstroom
Fysische informatica
A. Smit
stopnexthome
- Blokschema’s- Sensoren - Grootheden- Binair rekenen- Gates- AD-convertor
BLOKSCHEMA’S
Input Verwerken Output
Waarnemen
SensorenLicht, geluid, druk
Denken
Gates&, or, invertoren, transistoren, tellers, geheugencellen
Doen
ActuatorenLamp, zoemer, motor, display
A. Smit
stopnexthome
SENSORENEen sensor meet één natuurkundige grootheid en zet deze om in een spanning
onafhankelijkeafhankelijke
U (V)↑
→t ( ͦC)
A. Smit
stopnexthome
SENSORENU (V)
↑
→t ( ͦC)
Ijkkromme sensorkarakteristiek
50
5
00
1) Bereik: de waarde van de ingangsgrootheid, waarbij 0V≤U≤5V.Vb: tussen 0 en 50 ͦC.2) Lineariteit: de mate waarin U lineair loopt met de te meten grootheid.Vb: lineair tussen 10 en 40 ͦC.
3) Gevoeligheid: mate waarin de spanning verandert bij een kleine verandering van de te meten grootheid.Gevoeligheid = ΔU/ ΔtVb: (5-1)/(50-10)=0,1V/ ͦC
4) Nauwkeurigheid/ reproduceerbaarheid:Mate waarin de sensor bij dezelfde waarde van de te meten grootheid ook dezelfde spanning afgeeft.Hoe onreproduceerbaarder, hoe breder de grafiek.
=RCA. Smit
stopnexthome
GROOTHEDENContinu Discreet
grootheid die alle mogelijk denkbare waarden kan hebben.
grootheid die slechts bepaalde waarden kan hebben.
Binairwaarde is 1 of 0 (hoog of laag).
Analoog DigitaalElke waarde is mogelijk. (bv: wijzers of thermometer)
Weergeven in cijfers.
WEERGAVE
Vb: klok met wijzers
Vb: opendag teller
Vb: digitale voltmeter
Vb: aanmeldingen wijzer
A. Smit
stopnexthome
BINAIR REKENEN (VERRIJKING)
Velen hebben moeite met de binaire getallen, waar het eigenlijk veel simpeler is. Waar wij met een stelsel van 10 getallen werken (0t/m9), werkt het binaire stelsel slechts met 2 getallen: 0 en 1.Binair rekenen valt dus redelijk mee.0 + 0 = 00 + 1 = 11 + 0 = 11 + 1 = 10 (2 bestaat niet, noch 3 t/m 9, dus 10)
En zo is10 + 1 = 1110 + 10 = 100111 + 1 = 1000
A. Smit
stopnexthome
GATESWe hebben verschillende soorten gates. Op het systeembord staan alleen or en and. De input van gates is altijd binair.
Input A Input B Output (A+B)0 0 00 1 01 0 01 1 1
AND-gate (EN-poort)
OR-gate (OF-poort)Input A Input B Output (A+B)0 0 00 1 11 0 11 1 1
A. Smit
stopnexthome
GATESWe hebben ook een inverter op het systeembord.Deze draait het binaire signaal om. (maakt van ‘0’ ‘1’ en van ‘1’ ‘0’)Inverter: Binair -Binair
Een transistor is een soort inverter. Bij een ingangsspanning <0,7V zal de transistor een hoge uitgangsspanning (5V) geven. (‘1’ signaal) Bij een ingangsspanning >0,7V zal de transistor een lage uitgangsspanning (0V) geven (‘0’ signaal). Transistor: Continu -Binair
Uuit (V)↑
→Uin (V)0,7
5,0
00 5,0 A. Smit
stopnexthome
GATES
Uuit (V)↑
→Uin (V)Uref
5,0
00
Een comparator is een vergelijker. Bij een ingangsspanning <Uref zal de comparator een lage uitgangsspanning (0V) geven. (‘0’ signaal) Bij een ingangsspanning >Uref zal de comparator een hoge uitgangsspanning (5V) geven (‘1’ signaal). Comparator: Continu Binair
5,0A. Smit
stopnexthome
AD-CONVERTERDe plaats waar je een ‘1’ of ‘0’ kunt zetten wordt een bit genoemd. Iedere bit heeft 2 standen om op te kunnen staan. Een bit heeft dus 2^1=2 mogelijkheden. Zo hebben 3 bits 2^3=8 mogelijkheden.
De AD converter maakt een binaire code van een ingangsspanning. De stapgrootte, ofwel resolutie, kan met de volgende formule worden berekend:
Resolutie= bereikgrootte/(2^bits)
Rekenvoorbeeld: B=[3,9] V8 bits.Hoeveelste interval (ofwel, op hoeveelste code) vind
je U=4,12VA. Smit
stopnexthome
Rekenvoorbeeld: B=[3,9] V8 bits.Hoeveelste interval (ofwel, op hoeveelste bit) vind je U=4,12V
Oplossing: resolutie=9-3/(2^8) = 0,0234375Interval = (Umoment-Ubegin)/resolutie = (4,12-3)/0,0234375=47,78.
Nu even nadenken. Bij de eerste bit zou de spanning tussen 0V en 0,0234375V liggen. We moeten dus naar boven afronden (want eerste bit =0,..) Het antwoord is dus op het 48ste interval.
AD-CONVERTER
Let op! Dit is dus het getal 49! (want
eerste interval is ‘0’)
A. Smit
stopnexthome
Einde fysische informatica
A. Smit
stopnexthome
Trillingen, golven, geluid, optica
A. Smit
stopnexthome
Door A. Smit
U bent aan het einde gekomen van deze presentatie over de belangrijkste onderwerpen in de natuurkunde. Ik hoop dat u de kennis in deze presentatie goed heeft kunnen gebruiken.
Deze presentatie vervangt de boeken echter niet geheel. Het is een samenvatting van de belangrijkste onderdelen. Daarnaast moet u ook in staat zijn practica uit te voeren.
Stoppen Home