Examen VWO
2009
tijdvak 1
woensdag 20 mei
13.30 - 16.30 uur
natuurkunde 1,2
Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.
Dit examen bestaat uit 24 vragen.
Voor dit examen zijn maximaal 75 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.
925-0172-a-VW-1-o
, Opgave 1 Mondharmonica
Van een mondharmonica is de beschermkap weggehaald. Zie figuur 1.
figuur 1
Deze mondharmonica heeft tien gaatjes. Onder elk gaatje zit een metalen lipje.
Als een speler lucht door een gaatje blaast, ontstaat in het lipje onder dat gaatje
een staande golf. Het lipje trilt dan in de grondtoon. De lipjes onder de gaatjes A
en B zijn even dik en even breed.
Met behulp van een microfoon en een computer zijn twee opnames gemaakt van
het geluid, een bij het blazen in gat A en een bij het blazen in gat B.
In figuur 2 en 3 zie je het resultaat van de opnames. Elke opname duurde 20 ms.
figuur 2
0 5 10 15 20
t (ms)
figuur 3
3p 1 Leg uit welke van deze figuren correspondeert met gat A.
925-0172-a-VW-1-o 2 lees verder ►►►
,3p 2 Bepaal welke toon in figuur 2 weergegeven is . Gebruik tabel 15C van Binas.
Geef je antwoord met een letter en een cijfer zoals dat voorkomt in tabel 15C.
Een lipje is een dun koperen stripje dat aan één kant is vastgemaakt. Het
andere uiteinde kan vrij trillen. Een zijaanzicht van een lipje zie je in figuur 4.
Als het lipje van figuur 4 in de grondtoon figuur 4
trilt, ontstaat een toon van 392 Hz.
3p 3 Bereken de voortplantingssnelheid
van de golven in het lipje.
lipje
1,20 cm
Naast de grondtoon gaat het lipje (zeker bij hard blazen) ook trillen in de eerste
boventoon. Figuur 4 staat ook op de uitwerkbijlage.
2p 4 Geef in de figuur op de uitwerkbijlage de plaatsen aan van de buiken en de
knopen in het lipje als het trilt in de eerste boventoon.
925-0172-a-VW-1-o 3 lees verder ►►►
, Opgave 2 Lekkende condensator
Een condensator wordt gebruikt om lading op te slaan, die later weer
beschikbaar moet zijn. In de praktijk blijkt de condensator echter niet volledig
geïsoleerd te zijn. Na verloop van tijd lekt er altijd wel wat lading weg.
Gerard wil een automatisch systeem ontwerpen, dat de condensator weer
oplaadt als er te veel lading weggelekt is.
Allereerst bouwt Gerard de schakeling die in figuur 1 staat. figuur 1
Figuur 1 staat ook op de uitwerkbijlage. R
Het lekken van de condensator wordt gesimuleerd door de
weerstand R. Door schakelaar S te sluiten, wordt de condensator
weer opgeladen. C
Gerard gebruikt een condensator C met een capaciteit van
50 mF, een weerstand R van 1,5 kΩ en een spanningsbron B
die een spanning van 5,0 V levert.
V
Om de grootte van de ontlaadstroom te meten,
wil Gerard een mA-meter in de schakeling opnemen.
S
1p 5 Teken in de figuur op de uitwerkbijlage de mA-meter
op de juiste plaats.
B
+ -
De gebruikte ideale mA-meter heeft zes bereiken:
0,30 mA, 0,50 mA, 1,0 mA, 3,0 mA, 5,0 mA en 10 mA.
3p 6 Ga met een berekening na op welk bereik de mA-meter moet staan om zo
nauwkeurig mogelijk de ontlaadstroom te meten direct nadat de schakelaar
geopend is.
De spanning over de condensator C is een maat voor de hoeveelheid lading op
de condensator. De condensator kan worden beschouwd als een ladingssensor.
4p 7 Teken in de figuur op de uitwerkbijlage de ijkgrafiek van deze ladingssensor
voor spanningen van 0 tot 5,0 V.
Voor de spanning van de condensator tijdens het ontlaadproces geldt:
t
−
U (t ) = U (0) e RC
Gerard berekent de tijd waarin de spanning daalt van 5,0 V naar 3,0 V.
2p 8 Bereken die tijd.
Het opladen van de condensator gaat een stuk sneller dan het ontladen.
Voor de tijd die het duurt om een condensator van 3,0 V naar 5,0 V op te laden
geldt: t = 6 RC waarin R de weerstand van de oplaadkring is.
De koperdraden in de oplaadkring hebben een totale lengte van 65 cm.
4p 9 Bereken de minimale dikte (diameter) van de draden, waarbij de oplaadtijd
kleiner is dan 1 ms.
925-0172-a-VW-1-o 4 lees verder ►►►
2009
tijdvak 1
woensdag 20 mei
13.30 - 16.30 uur
natuurkunde 1,2
Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.
Dit examen bestaat uit 24 vragen.
Voor dit examen zijn maximaal 75 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.
925-0172-a-VW-1-o
, Opgave 1 Mondharmonica
Van een mondharmonica is de beschermkap weggehaald. Zie figuur 1.
figuur 1
Deze mondharmonica heeft tien gaatjes. Onder elk gaatje zit een metalen lipje.
Als een speler lucht door een gaatje blaast, ontstaat in het lipje onder dat gaatje
een staande golf. Het lipje trilt dan in de grondtoon. De lipjes onder de gaatjes A
en B zijn even dik en even breed.
Met behulp van een microfoon en een computer zijn twee opnames gemaakt van
het geluid, een bij het blazen in gat A en een bij het blazen in gat B.
In figuur 2 en 3 zie je het resultaat van de opnames. Elke opname duurde 20 ms.
figuur 2
0 5 10 15 20
t (ms)
figuur 3
3p 1 Leg uit welke van deze figuren correspondeert met gat A.
925-0172-a-VW-1-o 2 lees verder ►►►
,3p 2 Bepaal welke toon in figuur 2 weergegeven is . Gebruik tabel 15C van Binas.
Geef je antwoord met een letter en een cijfer zoals dat voorkomt in tabel 15C.
Een lipje is een dun koperen stripje dat aan één kant is vastgemaakt. Het
andere uiteinde kan vrij trillen. Een zijaanzicht van een lipje zie je in figuur 4.
Als het lipje van figuur 4 in de grondtoon figuur 4
trilt, ontstaat een toon van 392 Hz.
3p 3 Bereken de voortplantingssnelheid
van de golven in het lipje.
lipje
1,20 cm
Naast de grondtoon gaat het lipje (zeker bij hard blazen) ook trillen in de eerste
boventoon. Figuur 4 staat ook op de uitwerkbijlage.
2p 4 Geef in de figuur op de uitwerkbijlage de plaatsen aan van de buiken en de
knopen in het lipje als het trilt in de eerste boventoon.
925-0172-a-VW-1-o 3 lees verder ►►►
, Opgave 2 Lekkende condensator
Een condensator wordt gebruikt om lading op te slaan, die later weer
beschikbaar moet zijn. In de praktijk blijkt de condensator echter niet volledig
geïsoleerd te zijn. Na verloop van tijd lekt er altijd wel wat lading weg.
Gerard wil een automatisch systeem ontwerpen, dat de condensator weer
oplaadt als er te veel lading weggelekt is.
Allereerst bouwt Gerard de schakeling die in figuur 1 staat. figuur 1
Figuur 1 staat ook op de uitwerkbijlage. R
Het lekken van de condensator wordt gesimuleerd door de
weerstand R. Door schakelaar S te sluiten, wordt de condensator
weer opgeladen. C
Gerard gebruikt een condensator C met een capaciteit van
50 mF, een weerstand R van 1,5 kΩ en een spanningsbron B
die een spanning van 5,0 V levert.
V
Om de grootte van de ontlaadstroom te meten,
wil Gerard een mA-meter in de schakeling opnemen.
S
1p 5 Teken in de figuur op de uitwerkbijlage de mA-meter
op de juiste plaats.
B
+ -
De gebruikte ideale mA-meter heeft zes bereiken:
0,30 mA, 0,50 mA, 1,0 mA, 3,0 mA, 5,0 mA en 10 mA.
3p 6 Ga met een berekening na op welk bereik de mA-meter moet staan om zo
nauwkeurig mogelijk de ontlaadstroom te meten direct nadat de schakelaar
geopend is.
De spanning over de condensator C is een maat voor de hoeveelheid lading op
de condensator. De condensator kan worden beschouwd als een ladingssensor.
4p 7 Teken in de figuur op de uitwerkbijlage de ijkgrafiek van deze ladingssensor
voor spanningen van 0 tot 5,0 V.
Voor de spanning van de condensator tijdens het ontlaadproces geldt:
t
−
U (t ) = U (0) e RC
Gerard berekent de tijd waarin de spanning daalt van 5,0 V naar 3,0 V.
2p 8 Bereken die tijd.
Het opladen van de condensator gaat een stuk sneller dan het ontladen.
Voor de tijd die het duurt om een condensator van 3,0 V naar 5,0 V op te laden
geldt: t = 6 RC waarin R de weerstand van de oplaadkring is.
De koperdraden in de oplaadkring hebben een totale lengte van 65 cm.
4p 9 Bereken de minimale dikte (diameter) van de draden, waarbij de oplaadtijd
kleiner is dan 1 ms.
925-0172-a-VW-1-o 4 lees verder ►►►
