Examen VWO
2008
tijdvak 1
dinsdag 20 mei
13.30 - 16.30 uur
natuurkunde 1
Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.
Dit examen bestaat uit 24 vragen.
Voor dit examen zijn maximaal 81 punten te behalen.
Voor elk vraagnummer staat hoeveel punten met een goed antwoord behaald kunnen
worden.
Als bij een vraag een verklaring, uitleg, berekening of afleiding gevraagd wordt, worden
aan het antwoord meestal geen punten toegekend als deze verklaring, uitleg, berekening
of afleiding ontbreekt.
Geef niet meer antwoorden (redenen, voorbeelden e.d.) dan er worden gevraagd.
Als er bijvoorbeeld twee redenen worden gevraagd en je geeft meer dan twee redenen,
dan worden alleen de eerste twee in de beoordeling meegeteld.
800025-1-020o
, Opgave 1 Jan-van-gent
De jan-van-gent is de grootste zeevogel van figuur 1
het Noordzeegebied. Zie figuur 1.
Hij leeft van vis, die hij door middel van een
snelle duik vanuit de lucht uit het water
haalt. Vanaf een hoogte van 30 m duikt hij
daarbij zonder beginsnelheid loodrecht naar
beneden en komt met een snelheid van
−1
ruim 100 km h in het water terecht.
4p 1 Toon aan dat deze snelheid in een vrije val
over 30 m niet gehaald wordt.
Een jan-van-gent heeft een massa van 2,8 kg. Op het tijdstip t = 0 s versnelt hij
zonder verticale beginsnelheid door middel van een krachtige vleugelslag
loodrecht naar beneden. Behalve de zwaartekracht levert hij dus zelf een kracht.
Op t = 0,82 s is zijn snelheid 27 m s −1 .
4p 2 Bereken de gemiddelde kracht die de jan-van-gent tijdens dit gedeelte van zijn
duik levert.
Vanaf t = 0,82 s werkt alleen de zwaartekracht nog. De jan-van-gent bevindt zich
op dat moment nog 28 m boven het water.
3p 3 Bereken met behulp van energiebehoud met welke snelheid hij in het water
terecht komt. Verwaarloos daarbij de luchtweerstand.
Het is van belang dat de jan-van-gent loodrecht boven de vis hangt voordat hij
duikt. Als hij er schuin boven hangt, ziet hij de vis niet op de plek waar deze zich
bevindt. De situatie is weergegeven in figuur 2. In deze figuur zijn twee
mogelijke stralengangen A en B getekend van licht dat van de vis in het oog van
de jan-van-gent komt.
figuur 2
jan-van-gent
A
B
vis
3p 4 Leg uit of de jan-van-gent de vis in figuur 2 links of rechts ziet van de plaats
waar die zich in werkelijkheid bevindt. Leg daartoe eerst uit of de juiste
stralengang wordt weergegeven door A of door B.
800025-1-020o 2 lees verder ►►►
, Opgave 2 Uitstralen
Lees het onderstaande artikel.
Nog veertig jaar uitstralen
Geruime tijd geleden is de kobalt-60. Deze is ontstaan door de
kerncentrale bij Dodewaard stilgelegd bestraling van het ijzer in de
en zijn de splijtstofstaven uit het reactorwanden. De halveringstijd is
complex verwijderd. zodanig dat er na veertig jaar minder
Inmiddels is de centrale dan 1/250e deel van de hoeveelheid
gereedgemaakt om veertig jaar lang kobalt-60 aanwezig is.
zijn straling te verliezen. De gebouwen met radioactieve stoffen
Deze straling is afkomstig van twee zijn ommuurd. Bij deze muren mag
bronnen: van materiaal dat zelf niet meer dan 4 becquerel per
radioactief geworden is en van spullen vierkante centimeter radioactiviteit
die alleen radioactief besmet zijn. De gemeten worden, zo is de eis.
belangrijkste radioactieve stof is
In het artikel is sprake van zowel bestraling als besmetting.
2p 5 Omschrijf beide begrippen zodat duidelijk wordt wat het verschil ertussen is.
Het ijzer van de reactorwand werd voortdurend met neutronen bestraald, zodat
uiteindelijk de isotoop ijzer-59 werd gevormd. IJzer-59 is radioactief.
3p 6 Geef de vervalreactie van ijzer-59.
In het artikel staat een uitspraak over de halveringstijd van kobalt- 60.
3p 7 Ga met een berekening na of deze uitspraak juist is.
Kobalt-60 zendt β- en γ-straling uit. Rondom de reactorwand is een betonnen
muur gebouwd, die de β-straling volledig absorbeert, maar nog een klein
gedeelte van de γ-straling doorlaat.
Deze γ-straling heeft een energie van 1,0 MeV.
3p 8 Bereken hoe dik de betonnen muur minstens moet zijn opdat de intensiteit van
de γ-straling tot 0,10% van de oorspronkelijke waarde gereduceerd wordt.
800025-1-020o 3 lees verder ►►►
, Een volwassene met een massa van 85 kg staat gedurende figuur 3
1 minuut aan de buitenzijde van de muur. Zie figuur 3.
Veronderstel dat men aan de buitenkant van deze muur een
2
activiteit meet van 4 Bq per cm . Hiermee bedoelt men dat er
2
per cm muuroppervlak 4 γ-deeltjes (van 1,0 MeV) per s
worden doorgelaten.
Voor de equivalente dosis (het dosisequivalent) H geldt:
E
H =Q
m
Hierin is:
− H de equivalente dosis (in Sv);
− Q de zogenoemde (stralings)weegfactor (kwaliteitsfactor); in dit geval geldt
dat Q = 1;
− E de geabsorbeerde stralingsenergie (in J);
− m de massa van de bestraalde persoon (in kg).
5p 9 Laat met een berekening zien dat de equivalente dosis die deze persoon
ontvangt ver onder de norm ligt die in Binas vermeld staat.
Schat daartoe eerst het oppervlak van de man uit figuur 3 dat bestraald wordt en
bereken hoeveel γ-deeltjes hem per seconde treffen.
Opgave 3 Xylofoon
Een xylofoon is een muziekinstrument. Dit instrument bestaat uit een metalen
frame, waarop houten klankstaven liggen die een toon voortbrengen als je er
met xylofoonstokken op slaat. Onder de klankstaven hangen resonantiebuizen
die het geluid versterken. Zie figuur 4.
figuur 4
800025-1-020o 4 lees verder ►►►
2008
tijdvak 1
dinsdag 20 mei
13.30 - 16.30 uur
natuurkunde 1
Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.
Dit examen bestaat uit 24 vragen.
Voor dit examen zijn maximaal 81 punten te behalen.
Voor elk vraagnummer staat hoeveel punten met een goed antwoord behaald kunnen
worden.
Als bij een vraag een verklaring, uitleg, berekening of afleiding gevraagd wordt, worden
aan het antwoord meestal geen punten toegekend als deze verklaring, uitleg, berekening
of afleiding ontbreekt.
Geef niet meer antwoorden (redenen, voorbeelden e.d.) dan er worden gevraagd.
Als er bijvoorbeeld twee redenen worden gevraagd en je geeft meer dan twee redenen,
dan worden alleen de eerste twee in de beoordeling meegeteld.
800025-1-020o
, Opgave 1 Jan-van-gent
De jan-van-gent is de grootste zeevogel van figuur 1
het Noordzeegebied. Zie figuur 1.
Hij leeft van vis, die hij door middel van een
snelle duik vanuit de lucht uit het water
haalt. Vanaf een hoogte van 30 m duikt hij
daarbij zonder beginsnelheid loodrecht naar
beneden en komt met een snelheid van
−1
ruim 100 km h in het water terecht.
4p 1 Toon aan dat deze snelheid in een vrije val
over 30 m niet gehaald wordt.
Een jan-van-gent heeft een massa van 2,8 kg. Op het tijdstip t = 0 s versnelt hij
zonder verticale beginsnelheid door middel van een krachtige vleugelslag
loodrecht naar beneden. Behalve de zwaartekracht levert hij dus zelf een kracht.
Op t = 0,82 s is zijn snelheid 27 m s −1 .
4p 2 Bereken de gemiddelde kracht die de jan-van-gent tijdens dit gedeelte van zijn
duik levert.
Vanaf t = 0,82 s werkt alleen de zwaartekracht nog. De jan-van-gent bevindt zich
op dat moment nog 28 m boven het water.
3p 3 Bereken met behulp van energiebehoud met welke snelheid hij in het water
terecht komt. Verwaarloos daarbij de luchtweerstand.
Het is van belang dat de jan-van-gent loodrecht boven de vis hangt voordat hij
duikt. Als hij er schuin boven hangt, ziet hij de vis niet op de plek waar deze zich
bevindt. De situatie is weergegeven in figuur 2. In deze figuur zijn twee
mogelijke stralengangen A en B getekend van licht dat van de vis in het oog van
de jan-van-gent komt.
figuur 2
jan-van-gent
A
B
vis
3p 4 Leg uit of de jan-van-gent de vis in figuur 2 links of rechts ziet van de plaats
waar die zich in werkelijkheid bevindt. Leg daartoe eerst uit of de juiste
stralengang wordt weergegeven door A of door B.
800025-1-020o 2 lees verder ►►►
, Opgave 2 Uitstralen
Lees het onderstaande artikel.
Nog veertig jaar uitstralen
Geruime tijd geleden is de kobalt-60. Deze is ontstaan door de
kerncentrale bij Dodewaard stilgelegd bestraling van het ijzer in de
en zijn de splijtstofstaven uit het reactorwanden. De halveringstijd is
complex verwijderd. zodanig dat er na veertig jaar minder
Inmiddels is de centrale dan 1/250e deel van de hoeveelheid
gereedgemaakt om veertig jaar lang kobalt-60 aanwezig is.
zijn straling te verliezen. De gebouwen met radioactieve stoffen
Deze straling is afkomstig van twee zijn ommuurd. Bij deze muren mag
bronnen: van materiaal dat zelf niet meer dan 4 becquerel per
radioactief geworden is en van spullen vierkante centimeter radioactiviteit
die alleen radioactief besmet zijn. De gemeten worden, zo is de eis.
belangrijkste radioactieve stof is
In het artikel is sprake van zowel bestraling als besmetting.
2p 5 Omschrijf beide begrippen zodat duidelijk wordt wat het verschil ertussen is.
Het ijzer van de reactorwand werd voortdurend met neutronen bestraald, zodat
uiteindelijk de isotoop ijzer-59 werd gevormd. IJzer-59 is radioactief.
3p 6 Geef de vervalreactie van ijzer-59.
In het artikel staat een uitspraak over de halveringstijd van kobalt- 60.
3p 7 Ga met een berekening na of deze uitspraak juist is.
Kobalt-60 zendt β- en γ-straling uit. Rondom de reactorwand is een betonnen
muur gebouwd, die de β-straling volledig absorbeert, maar nog een klein
gedeelte van de γ-straling doorlaat.
Deze γ-straling heeft een energie van 1,0 MeV.
3p 8 Bereken hoe dik de betonnen muur minstens moet zijn opdat de intensiteit van
de γ-straling tot 0,10% van de oorspronkelijke waarde gereduceerd wordt.
800025-1-020o 3 lees verder ►►►
, Een volwassene met een massa van 85 kg staat gedurende figuur 3
1 minuut aan de buitenzijde van de muur. Zie figuur 3.
Veronderstel dat men aan de buitenkant van deze muur een
2
activiteit meet van 4 Bq per cm . Hiermee bedoelt men dat er
2
per cm muuroppervlak 4 γ-deeltjes (van 1,0 MeV) per s
worden doorgelaten.
Voor de equivalente dosis (het dosisequivalent) H geldt:
E
H =Q
m
Hierin is:
− H de equivalente dosis (in Sv);
− Q de zogenoemde (stralings)weegfactor (kwaliteitsfactor); in dit geval geldt
dat Q = 1;
− E de geabsorbeerde stralingsenergie (in J);
− m de massa van de bestraalde persoon (in kg).
5p 9 Laat met een berekening zien dat de equivalente dosis die deze persoon
ontvangt ver onder de norm ligt die in Binas vermeld staat.
Schat daartoe eerst het oppervlak van de man uit figuur 3 dat bestraald wordt en
bereken hoeveel γ-deeltjes hem per seconde treffen.
Opgave 3 Xylofoon
Een xylofoon is een muziekinstrument. Dit instrument bestaat uit een metalen
frame, waarop houten klankstaven liggen die een toon voortbrengen als je er
met xylofoonstokken op slaat. Onder de klankstaven hangen resonantiebuizen
die het geluid versterken. Zie figuur 4.
figuur 4
800025-1-020o 4 lees verder ►►►
