Natuurkunde 1 Examen VWO 2006

Examen VWO
natuurkunde 1
Voorbereidend
Wetenschappelijk
Onderwijs
20 06
Tijdvak 1
Woensdag 31 mei
13.30 – 16.30 uur




Vragenboekje




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.
Voor dit examen zijn maximaal 83 punten te
behalen; het examen bestaat uit 24 vragen. Geef niet meer antwoorden (redenen,
Voor elk vraagnummer is aangegeven hoeveel voorbeelden e.d.) dan er worden gevraagd.
punten met een goed antwoord behaald kunnen Als er bijvoorbeeld twee redenen worden
worden. gevraagd en je geeft meer dan twee redenen,
Voor de beantwoording van de vragen 4, 15, 21 dan worden alleen de eerste twee in de
en 24 is een uitwerkbijlage bijgevoegd. beoordeling meegeteld.




600025-1-20o Begin

, Opgave 1 Steppen

Arie en Bianca wijden hun praktische opdracht aan natuurkundige aspecten van het steppen.
In figuur 1 zie je een foto van de step die zij gebruiken.

figuur 1 figuur 2 v 5,0
(m/s) 4,5

4,0
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0
0 2 4 6 8 10 12
t (s)


Arie gaat met zijn rechtervoet op de step staan en zet (periodiek) met zijn linkervoet af.
Tijdens de afzet neemt de snelheid toe. Na de afzet neemt de snelheid weer af ten gevolge
van wrijving. Zie figuur 2. Een deel van deze figuur staat vergroot weergegeven op de
uitwerkbijlage.

Arie stept een afstand van 200 m. De snelheid verloopt daarbij voortdurend zoals in
figuur 2 is weergegeven.
4p 1 † Bepaal hoe vaak Arie een afzetbeweging maakt om 200 m af te leggen.

Arie wil uit de grafiek het grootste vermogen bepalen, dat hij op een bepaald tijdstip levert.
Hij gebruikt daarbij de formule:

P = Fafzet ⋅ v = ma ⋅ v

3p 2 † Leg uit dat het met deze formule bepaalde vermogen maximaal is aan het einde van de
afzet.

2p 3 † Leg uit dat Arie bij het gebruik van deze formule de wrijvingskracht verwaarloost.

De massa van Arie met de step is 67 kg.
4p 4 † Bepaal aan de hand van de figuur op de uitwerkbijlage het maximale vermogen dat Arie
door het gebruik van deze formule vindt.

Op de step werkt een rolwrijvingskracht Fw,rol.
Op Arie en de step werkt tevens een kracht ten gevolge van de luchtweerstand Fw,lucht.
Voor de totale wrijvingskracht geldt:

Fw, totaal = Fw,rol + Fw,lucht

De rolwrijvingskracht is onafhankelijk van de snelheid.
De luchtwrijvingskracht is evenredig met v2.
2p 5 † Beschrijf hoe Arie en Bianca met gebruikmaking van een krachtmeter de waarde voor de
rolwrijvingskracht kunnen bepalen.




600025-1-20o 2 Lees verder

, Opgave 2 Hartfoto’s

Met een zogenaamde gammacamera kan een opname gemaakt worden van het hart.
In de gammacamera zit een film die gevoelig is voor γ-straling.
Enige tijd voordat de opname gemaakt wordt, krijgt een patiënt een oplossing van
kaliumchloride toegediend. Deze oplossing is ‘gemerkt’ met het radioactieve
kalium-43. Kalium, en dus ook kalium-43, wordt door goed werkende hartspieren beter
opgenomen dan door slecht werkende hartspieren. Kalium-43 vervalt onder uitzending van
β –-straling en γ-straling.
3p 6 † Geef de vervalreactie van kalium-43.

Van een bepaalde hoeveelheid kalium-43 0,14
figuur 3
is de activiteit als functie van de tijd A 0,12
(MBq)
gemeten. 0,10
Dit is weergegeven in figuur 3. 0,08
Voor de activiteit van een radioactieve
0,06
bron geldt:
0,04
ln 2 0,02
A(t ) = N (t )
t1 0
2 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
t (uur)
Hierin is:
• A ( t ) de activiteit in Bq;
• t 1 de halveringstijd;
2


• N ( t ) het aantal aanwezige radioactieve kernen.

Tijdens het maken van de opname is de activiteit van het kalium-43 in het hart op een
bepaald tijdstip 0,11 MBq.
4p 7 † Bereken de massa van het kalium-43 dat op dat tijdstip in het hart aanwezig is.

De β –-straling die het radioactieve kalium uitzendt, zorgt voor een extra stralingsbelasting
van het hart. Voor het dosisequivalent H geldt:

Estr
H =Q
m

Hierin is:
• H het dosisequivalent in Sv;
• Q de kwaliteitsfactor (weegfactor) van de soort straling;
• E str de geabsorbeerde stralingsenergie in J;
• m de massa van het bestraalde orgaan in kg.

Het totaal aantal kernen kalium-43, dat door het hart is opgenomen en daar vervalt,
bedraagt 8, 0 ⋅109. Neem aan dat 70% van de β –-straling door het hart geabsorbeerd wordt.
Het hart heeft een massa van 250 g. De kwaliteitsfactor van β–-straling is 1.
De β –-deeltjes hebben een energie van 1, 3 ⋅10 − 13 J.
4p 8 † Geef op grond van een berekening aan of je bij het maken van deze hartfoto het
gezondheidsrisico voor de patiënt aanvaardbaar vindt.




600025-1-20o 3 Lees verder

, Opgave 3 Toeristenpet

Suzanne heeft op vakantie een bijzondere pet
gekocht. Zie figuur 4. figuur 4


In de klep van de pet zit een motortje met
daaraan vier ventilatorbladen die voor
verkoeling zorgen als ze ronddraaien.
Een zonnepaneeltje voorziet dit motortje van
energie.

Suzanne wil op school onderzoeken hoe de
omwentelingsfrequentie van het motortje
afhangt van het vermogen van het invallende
licht.
Daarvoor gebruikt ze een felle lamp.
Eerst bepaalt zij hoe het vermogen van deze
lamp afhangt van de spanning waarop hij is
aangesloten.
Suzanne gebruikt een regelbare
spanningsbron.
In figuur 5 staat de (P,U)-grafiek die zij gevonden heeft.

400
figuur 5
P (W)
350


300


250


200


150


100


50


0
0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250
U (V)

4p 9 † Beschrijf wat Suzanne moest doen om deze grafiek te verkrijgen.
Teken daartoe eerst de schakeling die zij gebruikt heeft.

4p 10 † Ga na of de weerstand van de lamp afhangt van de spanning waarop de lamp is aangesloten.




600025-1-20o 4 Lees verder